/
Автор: Фролов К.В.
Теги: наука и знание в целом науковедение организация умственного труда общее машиностроение машиноведение развитие науки научно-технический прогресс инновации
ISBN: 5-02-006836-5
Год: 1991
Текст
Константин Васильевич
ФРОЛОВ
К.В.ФРОЛОВ
НАУКА
В СТРАТЕГИИ
РАЗВИТИЯ
НАУКА
МИРОВОЗЗРЕНИЕ
ЖИЗНЬ
Серия основана в 1981 году
Редакционная коллегия серии:
академик ] П. Н. ФЕДОСЕЕВ| (председатель)
академик Е. П. ВЕЛИХОВ
академик В. А. КОПТЮГ
академик А. А. ЛОГУНОВ
академик И. М. МАКАРОВ
академик Р. В. ПЕТРОВ
академик К. В. ФРОЛОВ
академик А. Л. ЯНШИН
доктор экономических наук
В. Е. АПЕРЬЯН (ученый секретарь)
ЛНЛДПМия йаук ссср
К.В.ФРОЛОВ
НАУКА
В СТРАТЕГИИ
1АЗВИТИЯ
<)твотствеппые редакторы:
доктор технических наук
М. К. УСКОВ,
Кандидат технических наук
Л, Л. ПАРХОМЕНКО
в
МОСКВА «НАУКА»
1111)1
ББК 34.4
Ф 82
Рецензент:
академик Н. С. СОЛОМЕННО
УДК 001
Фролов К. В.
Ф82 Наука в стратегии развития.—М.: Наука, 1991
(Наука, мировоззрение, жизнь). 576 с.
ISBN 5-02-006836-5
Среди отечественных и зарубежных ученых, разрабаты-
вающих актуальные проблемы современного машиноведе-
ния, широкую известность получила научная и организатор-
ская деятельность академика К. В. Фролова. Результаты
многогранной творческой деятельности К. В. Фролова
легли в основу данной книги, в ней нашли отражение его
взгляды на сложные и трудные проблемы, которые беспо-
коят сегодня ученых и специалистов, организаторов науки
и руководителей производства, всех, кому дороги судьбы оте-
чественной науки и техники, перспективы научно-техниче-
ского прогресса в нашей стране.
Рассчитана на широкий круг читателей.
1401000000-487
042(02)-91
КБ-19-24-1990
ББК 34.4
Научное издание
Фролов Консаантин Васильевич
НАУКА И СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ
Утверждено к печати
Институтом машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР
Редактор Н. Б. Прокофьева. Художник Н. Н. Михайлова.
Художественный редактор В. К). Яковлев. Художественный редак-
тор по иллюстрациям В. Н. Невзорова. Технический редактор
Н. Н. Кокина. Корректоры Е. Н. Белоусова, А. Б. Васильев,
Л. И. Николаева
ИБ № 48703
Сдано в набор 19.06.90
Подписано? к?‘печати 19Л1.90. Формат 84х108!/з2.
Бумага типографская2^ 1. Гарнитура обыкновенная новая.
Печать высокая. Усл. печ. л. 30,66. Усл. кр. отт. 30,76.
Уч.-изд. л. 32,2. Тираж 1000 экз. Тип. зак. 455. Цена 7 р. 80 к.
•Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Наука»
117864, ГСП-7,--Москва,.^Ц-4Д5, Профсоюзная ул., 90
2-я типография % даФельстйа «Наука»
1'21099,• Москва,>.Г-99, ДДубинский пер., 6
ISBN15-02-006836-5 © Издательство «Наука», 1991
СОДЕРЖАНИЕ
Прогрессивке редакторов
L НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС:
СТРАТЕГИЯ И ТАКТИКА
Современный этап перестройки и наука 15
Научный прогресс в человеческом измерении 21
Рача im XXVII съезде КПСС 27
Советская наука и научно-технический прогресс 33
И науке нужен хозрасчет 45
Научно-технический прогресс — главный рычаг ин-
тенсификации народного хозяйства 51
Проблемы совершенствования организации науки 57
Маневр ресурсами 66
Дш’ТПЖопия науки — в производство 70
1L МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ:
ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ
Машиностроение и наука в стратегии ускорения 93
Проблемы машиностроения и научно-технический
прогресс 112
Развитие машиностроения и его научное обеспечение
и новый период НТР 122
Основа научно-технического прогресса 144
От научных разработок — к новым машинам и техно-
логиям 156
Проблемы создания гибких производств 180
(IL ЛЮДИ НАУКИ:
ЖИЗНЬ И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Основоположник отечественной науки (к 275-летию
со дня рождения М. В. Ломоносова) 198
Ньютон и современная механика 209
8
ЪоЬёр^аниё
Иван Иванович Артоболевский и его творческое на-
следие 224
Продолжение биографии (к 90-летию со дня рожде-
ния академика А. А. Благонравова) 245
Первый директор (об академике Е. А. Чудакове) 254
Избраны в Академию наук (ученые-машиноведы:
вехи научной деятельности) 264
Научный руководитель, консультант, редактор (из
опыта научной работы академика А. А. Благонравова) 286
IV. НАУЧНЫЙ ЦЕНТР СОВЕТСКОГО
МАШИНОСТРОЕНИЯ
Этапы полувековой биографии (к 50-летию Институ-
та машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР) 310
Цитадель технических наук 329
В трудные годы войны 340
Во главе Института машиноведения 355
Институт машиноведения и разработка проблем проч-
ности (к истории постановки фундаментальных и
прикладных исследований) 374
V. БИОМЕХАНИКА СИСТЕМ
ЧЕЛ ОВЕК—МАШИН А
Человек в сложном мире вибраций 387
Биомеханика рабочих процессов 408
Биомеханика и машиностроение 424
Влияние вибраций на организм человека и проблемы
виброзащиты (научные симпозиумы: теория и прак-
тика) 433
Основные задачи 433
О состоянии изучения систем человек—машина 436
Итоги первого симпозиума 440
О втором симпозиуме по проблемам вибраций
и виброзащиты 446
О некоторых задачах биомеханики в связи с пробле-
мой виброзащиты человека-оператора 452
Некоторые аспекты применения вибрационной техни-
ки и технологии 461
Содержание 7
Нелинейные резонансные эффекты в механических
системах при учете свойств источника энергии 486
VI. ПОИСКИ, ПРОБЛЕМЫ, РЕШЕНИЯ
Технологические прорывы и экономика 500
Механика и решение проблем машиностроения 520
Будущее науки России 568
Наука и молодежь 574
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРОВ
Прогресс в машиностроении во многом определяется
уровнем ведущихся в стране фундаментальных исследо-
ваний. В настоящее время чрезвычайно возросла слож-
ность и комплексность проблем, требующих решения в
процессе проектирования. Создание машин качественно
нового уровня предполагает использование важнейших
достижений фундаментальных наук, конструирования и
технологии, защиту обслуживающего персонала от вибра-
ции и шума, учет современных экономических, социаль-
ных и экологических проблем. Задачу повышения качест-
ва машин следует решать на стадии проектирования, ко-
гда необходимо и возможно всестороннее рассмотрение
конструкции, т. е. должно быть учтено большое число
часто противоречивых требований. Так, в каждой маши-
не должны удовлетворяться такие требования, как ми-
нимальная масса и достаточная надежность, быстроход-
ность и минимальная динамическая нагруженность, дол-
говечность, малая стоимость и др., т. е. при конструи-
ровании машин и механизмов должен быть осуществлен
выбор их оптимальных параметров (структурных, кинема-
тических, динамических, эксплуатационных), наилуч-
шим образом соответствующих предъявляемым к ним мно-
гочисленных требованиям. Именно так ставится и долж-
на решаться задача проектирования и создания новых
прогрессивных образцов техники и над этим трудятся
ученые-исследователи.
По основным направлениям исследования отечествен-
ных машиноведов не уступают мировому уровню. Разра-
ботаны и развиваются методы оптимизации систем меха-
троники, включая робототехнические системы; расширя-
ются области применения адаптивных роботов при вы-
полнении сложных технологических операций и сборе
информации; интенсивно ведутся разработки в области
научных основ построения технологических процессов
гибкого автоматизированного производства. В то же
время по критериям материало- энерго- трудоемкости,
безопасности, экологической чистоты многие исподь-
Предисловие редакторов
9
зуемые технологические процессы уступают мировым
аналогам. Отечественная трибология находится на пере-
довых рубежах науки в области фундаментальных иссле-
дований механизмов трения, изнашивания и смазки, ма-
тематического моделирования процессов контактирова-
ния твердых тел с учетом тепломассопереноса. В то же
время наблюдается отставание от наиболее промышленно
развитых стран в масштабах эффективного использова-
ния достижений трибологии в машиностроении с целью
экономии энергии и материальных ресурсов.
Говоря о реализации научно-технических решений
в машиностроении, следует отметить, что только в по-
следние годы отечественным машиностроением достигну-
ты значительные результаты: налажено и наращивается
производство автоматических манипуляторов, создан ряд
первоклассных образцов техники и технологических
процессов, машин и оборудования, что способствует
техническому перевооружению важнейших отраслей на-
родного хозяйства. В числе наиболее важных из них —
атомное энергетическое оборудование, энергоблоки вы-
сокой единичной мощности, газоперекачивающие комплек-
сы, агрегаты непрерывной разливки стали, техника для
электрошлакового переплава и вакуумного рафинирова-
ния, высокоскоростные прокатные станы, гибкие автома-
тизированные производства, автоматические участки, ли-
пни, станки, промышленные манипуляторы с ЧПУ,
электронно-лучевая плазменная и лазерная техника с
использованием электроники и микропроцессоров.
Созданы и эффективно внедряются в машинострои-
тельную промышленность современные технологические
Методы обеспечения надежности машин, например, новые
методы сварки (ультразвуковая, лазерная, взрывом,
электроннолученая, диффузионная и др.). Разработаны
эффективные средства и способы защиты металлов от
Коррозии, создан ряд новых коррозионно-стойких и кон-
структивных сталей и сплавов. Все это — результат боль-
шой и плодотворной работы широкого круга ученых, ис-
МОДователей, конструкторов, технологов, специалистов,
нанятых решением актуальной задачи создания высокоэф-
фективной техники.
10
Предисловие редакторов
* & &
В фундаментальных и прикладных научных исследо-
ваниях, определяющих основные направления, тенденции
и темпы научно-технического прогресса, видную роль
традиционно играют исследовательские работы, связан-
ные с изучением свойств материалов, анализом и от-
крытием новых законов естествознания с целью созда-
ния высокоэффективных машин, приборов, систем авто-
матизации, а в последнее время — исследования, направ-
ленные на оптимизацию сложных биотехнических систем
человек—машина—среда. В этих научных направлениях
отечественная наука имеет ряд серьезных достижений,
имеющих приоритетное значение и мировое признание.
Выполненные в этой области работы послужили ос-
новой проектирования и создания крупных технических
объектов, новых поколений машин, аппаратов, приборов,
новых технологий и материалов, средств комплексной ме-
ханизации и автоматизации производства. На основе
взаимодействия и интеграции ряда естественных и тех-
нических наук возникли оригинальные направления ис-
следований, имеющие важное значение для перспектив
научно-технического прогресса.
Среди отечественных и зарубежных ученых, разраба-
тывающих актуальные проблемы современного машинове-
дения, широкую известность получила научная и органи-
заторская деятельность вице-президента АН СССР, дей-
ствительного члена ряда зарубежных академий, научных
обществ, союзов и ассоциаций академика Константина
Васильевича Фролова. Начав свою научную работу с ис-
следования общих и специальных проблем теории машин
и механизмов, он впоследствии сосредоточился па вопро-
сах изучения и разработки вибрационной техники и тех-
нологии, проблемах виброзащиты человека-оператора,
стал одним из основателей нового научного направления —
биомеханики систем человек—машина—среда.
В то же время во все периоды своей творческой дея-
тельности К. В. Фролов много внимания, сил и энергии
отдавал изучению, постановке и решению актуальных и
острых проблем научного и технического прогресса, ин-
тенсификации работы научных коллективов, поиску наи-
лучших вариантов и методов взаимодействия науки, тех-
ники и производства.
Предисловие редакторов
11
Будучи многолетним руководителем Института маши-
новедения им. А. А. Благонравова, принимая активное
участие в деятельности Академии наук СССР, в работе
ряда правительственных и общественных организаций,
академик К. В. Фролов внес значительный вклад в разви-
тие теоретических и экспериментальных исследований,
подготовку квалифицированных научных кадров, созда-
ние новых исследовательских центров и научных коллек-
тивов, укрепление международных связей ученых разных
стран.
$ $ *
Творческий диапазон академика К. В. Фролова охва-
тывает целый ряд общенаучных и специальных техниче-
ских проблем. Им получены фундаментальные результаты
в области динамики машин, созданы научные основы со-
вершенствования машин по критериям вибронагруженно-
сти и вибробезопасности, разработана теория вибрацион-
ной техники и технологии, явившаяся научной базой
для конструирования высокопроизводительных машин с
использованием механических принципов, создана школа
нелинейной динамики машин. Он является руководителем
крупного научного направления в сфере эргономики и био-
механики. В этой области проведены глубокие научные
исследования основной в биомеханике системы человек—
машина—среда.
По инициативе К. В. Фролова и при его непосредст-
венном участии в стране развивается системный подход
К проблеме надежности сложных машин и агрегатов,
учитывающий роль человеческого фактора. Впервые раз-
работан и внедрен в производство ряд новых государст-
венных стандартов, регламентирующих уровень вибраций
и шума машин с целью обеспечения защиты человека.
Научные результаты в области динамики, вибротехники,
нелинейных колебаний машин и виброакустических ха-
рактеристик системы человек—машина—среда, получен-
ные К. В. Фроловым, широко используются при создании
образцов специальной техники в судостроении, авиации,
атомном и ракетно-космическом машиностроении.
Возглавляя в Академии наук СССР одно из наиболее
крупных по научному потенциалу Отделение проблем
машиностроения, механики и процессов управления,
К, В, Фролов активно способствует организации перепек-
12
Предисловие редакторов
тивных фундаментальных исследований в отделении,
деятельному участию академических институтов в реше-
нии наиболее важных прикладных задач, по его инициа-
тиве созданы новые филиалы ИМАШ в промышленно
развитых регионах страны — Ленинграде, Нижнем Новго-
роде, Саратове, Куйбышеве, Волгограде, Свердловске.
Критический анализ проблем в бюро отделения стимули-
рует активизацию научной работы, повышает творческую
отдачу ученых.
Значительно расширилась в последние годы общест-
венно-политическая и организаторская деятельность
К. В. Фролова. Он избран народным депутатом СССР,
членом Верховного Совета СССР. Немало проблем при-
ходится решать ему как члену Бюро Президиума Совета
Министров СССР по машиностроению, руководителю ряда
научных советов АН СССР и ГКНТ. Его научная, орга-
низаторская и общественная деятельность отмечена госу-
дарственными наградами. Он лауреат Ленинской премии
й Государственной премии СССР, премии Совета Минист-
ров СССР.
* * *
Академик К. В. Фролов — автор и соавтор целого ряда
научных монографий, посвященных классическим и со-
временным проблемам науки о машинах. В числе этих
работ такие книги, как «Методы совершенствования ма-
шин и современные проблемы машиноведения», «Научные
основы прогрессивной технологии», «Вибрации в техни-
ке», «Наука о машинах — основа машиностроения» и др.
Во многих статьях К. В. Фролова, опубликованных в на-
учных журналах и сборниках, в трудах съездов и конфе-
ренций, рассмотрены различные вопросы научно-техниче-
ского прогресса, сложные аспекты исследовательской ра-
боты, проблемы внедрения достижений науки в производ-
ство. Значительное место в его трудах занимают спе-^
циальные исследования по проблемам биомеханики и
виброзащиты, надежности машинных систем и агрегатов,
автоматизации проектирования. Немалое внимание уделе-
но общенаучным и общетехническим проблемам, а также
вопросам истории науки, изучению творческого насле-
дия видных советских и зарубежных ученых, публицис-
тике, 3 .
Предисловие редакторов
13
Естественно, в книге, которая предлагается вниманию
читателей, не могли найти сколь-нибудь подробное отра-
жение научные труды академика К. В. Фролова. Здесь
представлены лишь некоторые из его работ, в наиболь-
шей мере связанные с теми целями и задачами, ко-
торые поставлены редколлегией академической серий
«Наука, Мировоззрение, жизнь». Этим определялось и со-
держание книги, этим обусловлено ее деление на шесть
основных разделов, которые автор счел необходимым
включить в предлагаемое издание.
Собранным в этой книге научным и публицистическим
работам автор предпослал название «Наука в стратегии
развития». Чем это обусловлено? Главное, пожалуй, что
Определило название книги,— это те сложные и трудные
проблемы, которые беспокоят сегодня ученых и специали-*
стов, организаторов науки и руководителей производства,
всех, кому дороги судьбы нашей науки и техники, перс-
пективы научно-технического прогресса. Достижения и
ошибки, успехи и просчеты в реализации основных задач
развития науки должны быть проанализированы, крити-
чески осмыслены, переведены в область позитивных прак-
тических решений. Таков лейтмотив целого ряда работ
К. В? Фролова, вошедших в предлагаемую книгу, их сози-
дательный характер. Наряду с этим многие из публикаций
посвящены специальным разделам исследований, наиболее
близким автору и отражающим его научные интересы.
Каждый из шести разделов книги тематически объеди-
няет научные и публицистические статьи, выдержки из
Монографий, выступления на научных съездах и совеща-
ниях, беседы, опубликованные в печати, т. е. различные
по жанрам, но объединенные общей проблематикой науч-
ные материалы.
В первый раздел книги — «Научно-технический про-
гресс: стратегия и тактика» — входят опубликованные ра-
боты, посвященные основным вопросам развития науки и
техники, проблемам расширения и углубления фундамен-
тальных исследований, совершенствования организации
научной работы, усилению взаимодействия науки, тех-
ники и производства. Второй раздел — «Машиностроение
п машиноведение: проблемы развития» — включает рабо-
ты, в которых рассмотрены состояние, задачи и перспек-
тивы развития советского машиностроения, пути совер-
шенствования машин и оборудования, технологии и мате-
14
Предисловие редакторов
риалов, главные направления оптимизации машиновед-
ческих исследований.
Третий раздел книги — «Люди науки: жизнь и дея-
тельность» — объединяет ряд работ, посвященных жиз-
ненному пути, творческой деятельности и научному
наследию отечественных и зарубежных ученых (М. В. Ло-
моносов, И. Ньютон, И. И. Артоболевский, А. А. Благо-
нравов, Е. А. Чудаков и др.). Четвертый раздел — «Науч-
ный центр советского машиностроения» отражает станов-
ление и развитие Института машиноведения им. А. А. Бла-
гонравова АН СССР. Отмечаются основные этапы
деятельности института, крупные работы по основным
направлениям машиноведения, творчество ряда видных
ученых, задачи коллектива института в современный
период.
В пятый раздел книги — «Биомеханика систем чело-
век—машина» — включены труды по специальным во-
просам, которые разработаны автором книги и охватыва-
ют приоритетные направления современной биомеханики,
различные аспекты разработки и применения вибрацион-
ной техники и технологии, проблемы виброзащиты чело-
века-оператора. И наконец, в шестом разделе — «Поиски,
проблемы, решения» — представлены некоторые работы,
непосредственно связанные с новыми актуальными зада-
чами научных исследований, перспективами развития на-
уки и техники.
Помимо рисунков, приведенных в публикациях автора,
ответственные редакторы сочли целесообразным поме-
стить и ряд фотографий, иллюстрирующих многогранную
научно-организационную и общественную деятельность
автора книги.
Убеждены, что академическая книжная серия «Наука,
мировоззрение, жизнь» пополнится книгой, которая при-
влечет широкое читательское внимание, заинтересует уче-
ных? специалистов, организаторов науки и производства,
I.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС:
СТРАТЕГИЯ И ТАКТИКА
СОВРЕМЕННЫЙ ЭТАП ПЕРЕСТРОЙКИ
И НАУКА1
Основополагающие принципы политики Советского го-
сударства в области науки, ленинские идеи о роли и ме-
сте науки в строительстве нового общества, о необходи-
мости тесной связи науки с жизнью страны актуальны и
сегодня, созвучны преобразованиям, осуществляемым на
современном этапе развития советского общества. В реше-
ниях XIX Всесоюзной партийной конференции особо под-
черкнуты возросшая роль и значение науки в достижении
целей перестройки. Очевидно, что только при условии ус-
корения научно-технического прогресса может дать же-
лаемый эффект проводимая в стране экономическая ре-
форма. В докладе на июльском (1988 г.) Пленуме
ЦК КПСС тов. М. С. Горбачев подчеркнул, что без актив-
ной помощи науки нам не осилить задач перестройки.
Общепризнанно, что за последние десятилетия снизил-
ся общественный статус науки и престиж научной дея-
тельности. Административно-командная система управле-
ния, политика и практика застойного периода породили
искаженное отношение общества к науке. Из-за диспро-
порций в структурной и инвестиционной политике, недо-
статочного внимания к развитию материальной базы нау-
ки по некоторым направлениям советская наука утратила
свои ведущие позиции в мире.
Несмотря на это, нельзя не видеть, что советская нау-
ка и техника добились значительных успехов в целом
ряде направлений фундаментальных и прикладных иссле-
дований.
Среди достижений фундаментальных паук следует от-
метить работу ученых Сибирского отделения АН СССР,
которыми в сотрудничестве с другими академическими
коллективами и организациями Минэлектронпрома созда-
на супер-мини-ЭВМ, рекомендованная для серийного
1 Вести. машиностроения. 1989. № 6. С. 3-4.
16
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
производства. Учеными академических институтов совме-
стно со специалистами ПО «МосавтоЗИЛ» создана 32-раз-
рядная графическая станция, позволяющая автоматизи-
ровать труд инженерно-технических и научных работ-
ников.
Существенным шагом в развитии исследований по
проблеме управляемого термоядерного синтеза стал пуск
крупной установки с магнитным удержанием горячей
плазмы «Токамак-15». Магнитное поле в ней создается
сверхпроводящими обмотками, охлаждаемыми до гелие-
вых температур. Установка предназначена для получения
и исследования плазмы с термоядерными параметрами и
решения инженерно-технических задач создания опыт-
ных термоядерных реакторов.
Развиваются исследования в области когерентной и
нелинейной оптики, лазерной техники. Разработана гам-
ма специализированных лазеров с волоконно-оптическими
световодами. Исследования и разработки ученых Акаде-
мии цаук СССР позволили использовать лазерную техни-
ку на станкостроительном заводе «Красный пролетарий»
им. А. И. Ефремова для совершенствования робототехни-
ческих устройств, средств измерения и контроля, а также
упрочнения поверхностей деталей металлообрабатываю-
щих станков.
В области энергетики выполнен ряд крупных разрабо-
ток, в том числе созданы энергетические газотурбинные
установки, экономичные каталитические системы, позво-
ляющие снизить выбросы вредных веществ в энергетиче-
ских и других производствах. С учетом остроты экологи-
ческой ситуации в стране комплексные исследования в
энергетике приобретают первостепенное значение.
Большие циклы исследований выполнены в области
механики, машиностроения и процессов управления, кон-
струкционных материалов.
Впереди, несомненно, новый этап научно-технической
революции, который будет вызван использованием высо-
котемпературной сверхпроводимости, ставшей сейчас
реальностью, и электролитического ядерного синтеза с
применением палладия. Значительную роль здесь должно
сыграть материаловедение. Надо создать высокотемпера-
турные пластичные сверхпроводящие материалы, из ко-
торых можно было бы изготовлять линии электропередач,
а также обмотки роторов и статоров электромашин.
Современный этап перестройки и наука
17
С использованием эффекта сверхпластичности уже
разработаны новые технологические процессы формообра-
зования сложных деталей из титановых сплавов, а также
получения высокопрочного композиционного материала на
основе карбида титана.
Результаты фундаментальных и прикладных исследо-
ваний по проблемам машиностроения, механики и процес-
сов управления, выполненных в институтах АН СССР
Совместно с отраслевыми организациями, реализованы
при создании ракетно-космического комплекса «Энергия-
Буран», новых моделей самолетов, а также первого в
мире экологически чистого воздушного судна Ту-155 с
двигателями па водородном топливе.
Немаловажны результаты, полученные в области элек-
троники органических материалов, в создании новых эле-
ментоорганических магнитных полупроводников. Разрабо-
тана серия новых конструкционных, жаропрочных, тепло-
защитных и других материалов. Впервые в мировой
практике реализован новый подход к созданию сварных
конструкций и конструкционных металлов для них на ос-
нове сталей с заданной анизотропной структурой, обеспе-
чивающей приобретение уникальных свойств. Разработа-
ны физико-химические основы создания принципиально
новых металлических сплавов с аморфной структурой на
основе интерметаллических систем; такие сплавы позво-
ляют в 1,5—2 раза повысить эксплуатационные свойства
деталей приборов и конструкций.
Первостепенное внимание должно уделяться экологи-
ческим исследованиям. Фундаментальные работы в этой
области служат основой экспертной и консультативной
деятельности Академии наук СССР.
За три последних года в стране произошли определен-
ные позитивные изменения в техническом уровне произ-
водства, в создании техники и технологии новых поколе-
ний, прогрессивных материалов. Ускорилось развитие не-
которых наукоемких отраслей производства, таких, как
электроника, приборостроение, станкостроение, биотехно-
логия. Начато серийное производство персональных ЭВМ.
Опережающими темпами растет выпуск прогрессивных
видов оборудования — роторных и роторно-конвейерных
линий, гибких автоматизированных производственных
систем и модулей, промышленных технологических робо-
тов, вычислительных и управляющих комплексов, станков
18
Йаучно-технический прогресс: ётрйтёгия U тЗктикй
типа «обрабатывающий центр», технологических лазеров.
Возросла доля автоматизированного оборудования с при-
менением микропроцессорной техники. За три года две-
надцатой пятилетки освоено более 12 тыс. новых видов
продукции, сняты с производства устаревшие изделия —
свыше 10 тыс. наименований. Обновление продукции ма-
шиностроения выросло с 3,1% в 1985 г. до 9,5% в 1988 г.
Это в определенной мере способствовало увеличению объе-
ма выпуска продукции, повышению производительности
труда, снижению издержек производства. Благодаря внед-
рению новой техники прирост прибыли в промышленно-
сти за два года двенадцатой пятилетки составил
9,3 млрд руб., или более половины общего прироста
прибыли.
Возрастают масштабы применения базовых ресурсо-
сберегающих технологических процессов, таких, как кис-
лородно-конвертерный и выплавка стали в электропечах,
глубокая переработка нефти, интенсивные технологии
возделывания сельскохозяйственных культур, прогрессив-
ные методы строительства, а также принципиально новые
технологии — лазерные, плазменные, мембранные и др.
Увеличивается выпуск экономичных видов проката, кон-
струкционных полимерных, композиционных, керамиче-
ских и других материалов.
Вместе с тем недостаточные масштабы внедрения этих
материалов и технологий не позволили пока выполнить
установленные задания по ресурсосбережению. Материа-
лоемкость общественного продукта, а также его энергоем-
кость снижаются медленно, а в некоторых случаях даже
растут.
Освоение новых видов высокопроизводительной техни-
ки и ресурсоберегающей технологии, расширение масшта-
бов их производства и применения за три года текущей
пятилетки позволили предусмотреть в плане на 1989 г.
дальнейшее усиление влияния научно-технического про-
гресса на конечные результаты экономического и социаль-
ного развития. В частности, за счет научно-технических
мероприятий в промышленности намечено сэкономить
труд 1,3 млн чел., что составляет около 70% всей эконо-
мии трудовых ресурсов.
Однако коренные сдвиги в ускорении научно-техниче-
ского прогресса в стране пока не произошли. Структурная
перестройка экономики на основе применения ресурсосбе-
Современный этап перестройки и наука
19
регающих технологий и развития наукоемких произ-
водств, которая в развитых зарубежных странах осуществ-
лена в последние годы, у нас, по существу, находится
пока в начальной стадии. Не только принципиально но-
вые технологии, но и хорошо отработанные ресурсосбе-
регающие процессы производства внедряются медленно и
пе получают должного распространения вследствие невос-
приимчивости производства к нововведениям, обусловлен-
ной незаинтересованностью предприятий и объединений
в использовании новой техники.
Пока еще пе на должном уровне находятся техниче-
ский уровень и качество выпускаемой продукции, ее кон-
курентоспособность. Кроме того, рост цен на новую тех-
нику зачастую опережает повышение ее потребительских
свойств.
Несмотря па то что общее число занятых в науке со-
ставляет сейчас около 4,5 млн чел., а расходы государст-
венного бюджета на эти цели — 33 млрд руб. в год, эф-
фективность использования научно-технического потен-
циала нашей страны остается весьма низкой. Это еще раз
подтверждает необходимость совершенствования управле-
ния научно-техническим прогрессом в целях обеспечения
единого непрерывного цикла паука—техника—производ-
ство—потребление.
Время, прошедшее после принятия Комплексной про-
граммы научно-технического прогресса стран—членов
СЭВ до 2000 года, подтвердило правильность выбора ее
приоритетных направлений. Они соответствуют основным
тенденциям мирового научно-технического прогресса, от-
вечают интересам социально-экономического развития
СССР и других стран социалистического содружества.
В кооперации со странами—членами СЭВ ведутся науч-
ные исследования и разработки по созданию более 1300
образцов новых видов техники, технологии и материалов.
80% из этих разработок должны быть завершены в теку-
щей пятилетке.
Основные плановые задания Комплексной программы
па 1987—1988 гг. по научно-исследовательским и опыт-
но-конструкторским работам и изготовлению опытных об-
разцов выполнены. Организациями и предприятиями
стран—членов СЭВ начато промышленное освоение
355 новых видов продукции, в том числе 262 — в СССР.
Одвдцц в реализации программы имеются трудности, воа-
20
Научно-технический прогресс:, стратегия и тактика
никли осложнения в осуществлении целого ряда научных
и проектных разработок. В целом достаточно успешно
развиваются межотраслевые научно-технические ком-
плексы (МНТК). В настоящее время 23 МНТК объеди-
няют усилия 180 организаций и предприятий 30 мини-
стерств и ведомств. За три года МНТК завершили раз-
работку около 750 новых видов техники, технологии и
материалов, из них 22% составляют разработки, не имею-
щие аналогов или превосходящие мировой уровень. Осо-
бенно успешно идут работы в МНТК «Термосинтез»,
«Световод», «Научные приборы», «Надежность машин»
и др. Вместе с тем в некоторых МНТК работы по созда-
нию новых технологий и изделий идут медленно, ряд за-
даний выполнен пе в полном объеме. Возникли опреде-
ленные трудности в реализации значительного числа за-
конченных разработок.
Как известно, в соответствии с концепцией комплексно-
го социально-экономического развития Москвы на период
до 2000 г. разработана Комплексная территориально-от-
раслевая программа интенсификации социально-экономи-
ческого развития Москвы «Прогресс-95». Эта программа
предусматривает работы по совершенствованию планиро-
вания и управления народным хозяйством, ускорению
развития промышленности и городского хозяйства, повы-
шению уровня педагогической работы, улучшению меди-
цинского обслуживания населения и экологической обста-
новки в городе. В реализации программы участвуют око-
ло 30 научных учреждений Академии наук СССР.
В связи с осуществлением повой аграрной политики
перед наукой поставлены ответственные задачи в деле
ускорения научно-технического прогресса в агропромыш-
ленном комплексе страны.
Исследования ученых-экономистов направлены прежде
всего на разработку проблем радикальной экономической
реформы: проблем перестройки управления социалистиче-
ской экономикой, создания нового хозяйственного меха-
низма на принципах полного хозрасчета.
Технологические сдвиги, новый технологический уклад
формируются в рамках мировой экономики. Поэтому на-
учно-техническая политика страны неразрывно связана
с ориентацией СССР на участие в мировом экономиче-
ском и научно-техническом обмене. Все большее развитие
получают прямые научно-технические связи предприятий
Научный прогресс в человеческом измерении
21
и организаций с зарубежными партнерами. Сотрудничест-
во на государственном уровне сосредоточивается на при-
оритетных направлениях.
Современный этап перестройки, охватившей все основ-
ные сферы жизни страны, требует более активного и все-
стороннего участия научных работников и специалистов
в решении коренных проблем экономического, социально-
го и духовного развития советского общества. Перестрой-
ка дает возможность раскрыть их интеллектуальный,
творческий потенциал. Страна вправе ожидать от ученых
и специалистов достойного вклада в дело перестройки,
выхода на передовые рубежи научно-технического про-
гресса.
. НАУЧНЫЙ ПРОГРЕСС
В ЧЕЛОВЕЧЕСКОМ ИЗМЕРЕНИИ
Размышления делегата XIX Всесоюзной
партийной конференции1
Наверное, не просто за короткое время полностью осмыслить
все сказанное на конференции, спроецировать ее решения на
конкретный участок деятельности. Однако важны и интересны
свежие впечатления, самые главные мысли, что «унесли» делега-
ты, покидая зал, где работала Всесоюзная партийная конферен-
ция. Об этом — беседа с вице-президентом АН СССР академиком
Константином Васильевичем Фроловым.
Этот зал мне хорошо знаком — я сегодня здесь не в
первый раз. Но что изменилось. Аудитория. Голоса с мест.
Дискуссии. Возражения. Что если бы кто-то несколько
лет назад в этом зале сказал: «Яс Вами не согласен, то-
варищ Генеральный секретарь». Наверное, делегаты за-
мерли бы от удивления, а потом... Если честно, не знаю,
что могло быть потом. Да и зачем гадать — такого просто
быть не могло. Вот уж воистину — изменились времена.
I (робудился, раскрепостился человек. Отсюда и атмосфера
раскованности в зале — четкое отражение общего психо-
логического перенастрой па активность.
1 Из беседы с корреспондентом газеты «Московская правда» //
Моск, правда. 1988. 8 июля,
22
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
Память, думаю, надолго сохранит выступления ком-
мунистов из глубинки. Они поразили не только предель-
ной искренностью — глубокой сердечной болью за судьбу
страны. Как же горячо и умно говорили простые люди!
К сожалению, на этом фоне речи некоторых партийных
руководителей, особенно областного масштаба, показались
надуманными и этакими, знаете, старомодными самоотче-
тами. Не случайно слова о партийных работниках нового
типа, живущих интересами парода, конференция встреча-
ла аплодисментами, а выступления-самоотчеты аудитори-
ей не воспринимались.
Жажда правды, острое желание идти дальше, вера в
реальность перемен — вот чем живут сегодня люди.
Кор.: В дни, когда проходила конференция, журнали-
сты встречались со многими делегатами. И все они, как
и Вы, Константин Васильевич, выражали большое удов-
летворение обстановкой, способствующей откровенному,
конструктивному разговору. В то же время каждый «вы-
ходил» на тему, наиболее для него близкую — в зависи-
мости от рода своей деятельности...
Огромный поток информации обрушился на нашу
жизнь, сложнейшие вопросы возникают ежедневно на
производстве. Нынешний токарь вовсе не механически
снимает и ставит детали — он думает, мыслит. Интеллек-
туальные нагрузки постоянно повышаются, а наши физи-
ческие возможности не беспредельны. Сможем ли выдер-
жать растущие нагрузки через 30, 50 лет? Как сберечь
нервную систему, сохранить эмоциональное равновесие?
Только наука даст ответ, лишь она способна определить
правильные критерии. А мы мало, слабо работаем в на-
правлении «человек» (в широком понимании слова).
И справедлив упрек конференции. Научно-технический
прогресс — основная опора перестройки, но лишь в слу-
чае, когда он «измеряется» состоянием человека.
О чем говорили на партийном форуме, к примеру, де-
легаты из Караганды, с Урала? Они хотят трудиться пол-
ноценно, на совесть. Но не хотят болеть. А ведь именно
к таким последствиям приводит реализация непродуман-
ных научно-технических и инженерных проектов.
На конференции я еще раз убедился, насколько остра
экологическая проблема. Поэтому считаю: разработать
программу защиты окружающей среды, взять ее в ©вой
Научный прогресс в человеческом измерении
руки, создать раздел «Экологическое приборостроение»
должны ГКНТ и Академия наук СССР. Мы планируем
привлечь американских специалистов, открыть совмест-
ный институт проблем экологии. Очень важно усилить
интеграцию ученых стран—членов СЭВ.
Давно говорим и о необходимости стыковки наук.
Нужно уже и действовать. Вот американцы выдвинули
новую идею проектов — технополюс. Это, если говорить
о самой сути, соединение технологии с экономикой.
То есть при проектировании будущего города заранее оп-
ределяется, сколько будет «стоить» экология, как будет
жить человек: какую воду пить, чем дышать, в каких ус-
ловиях трудиться и т. д. Исследование интереснейшее.
В ноябре намечается провести первый советско-американ-
ский симпозиум —проблемы технологические и проблемы
экономики.
Кор.: Константин Васильевич, но ведь у экономиче-
ской науки непочатый край других нерешенных задач.
И первая из них — глобальная экономическая реформа.
Не случайно именно на эту тему шли самые острые и
широкие дебаты на конференции. Не уведет ли технопо-
люс экономику, так сказать, от хлеба насущного? I
Нет, работа будет идти в параллель. А в отношении
запущенности экономики вы правы. Могу лишь доба-
вить — запущенность глубокая, особенно в практической
части. Экономика как наука была задавлена, задушена
командно-административными методами руководства.
«Строй там!». Сколько стоит — никто не считает. Во что
выльется — не знаем. Вот и хозрасчет бьется теперь в
путах общей экономической отсталости. По-настоящему
не разработаны директивные документы, инструкции.
Да разве одна экономика в таком положении? Разве
ниже потребность в развитии мировоззренческих — назо-
вем так философию, социологию, историю — наук? Особо
хотелось подчеркнуть роль истории развития техники,
технических наук. Надо воздать должное творцам отече-
ственной науки и техники, незаслуженно обиженным.
Институт истории естествознания и техники АН СССР
приступил к этой работе.
Перестройка, дух конференции обязывают, на мой
взгляд, показывать созидательную сторону наших ярких,
крупных достижений. Ведь они есть. В науке, в технике,
24
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
Есть много незаслуженно забытых имен, выдающихся
людей, безгласно похороненных в период культа лично-
сти. Я говорил об этом па XXVII съезде КПСС, на съез-
де ВСНТО. И повторяю: они должны зазвучать!
В нашей стране, в столице ученые совершают чуде-
са — скажем, проводят операцию по удалению опухоли
на сердце. Л кто об этом знает? Кто об этом пишет? Мы
перестали пропагандировать созидательную, жизнеут-
верждающую роль науки. Это породило очень неправиль-
ное, искаженное понимание о ней. И вот в воздухе уже*
носится вопрос: а что делают эти ученые? Мысль их за-
коснела. Да как это так — в России мысль закоснела?
Когда это было?
Или такой пример. Кто-то написал слабую, может и
вообще никудышную, диссертацию. Но она — одна из ста
тысяч. Тем не менее о ней пишут, смакуя подробности,
газеты и журналы. Досадный случай становится достоя-
нием миллионов людей, а о выдающихся диссертациях,
о молодых талантах — ни слова. Почти пет образа учено-
го в кино, театре.
Кор.: Вы, Константин Васильевич, явно сгустили крас-
ки. Негодуете, видимо, под влиянием нападок на прессу
со стороны некоторых делегатов, выступавших на конфе-
ренции. Не соглашусь с Вами не потому, что защищаю
«честь мундира». Давайте по существу. Разве не общая
наша забота, чтобы ЧП стали диссертации ради степени,
должности и соответственно денег? Такой соискатель —
обыкновенный жулик в науке. Его и следует «высветить».
И что призываете Вы пропагандировать — «догоняющее»
развитие ряда ведущих направлений советской науки?
Возможно, пример с диссертацией не самый удачный..
Я лишь хотел подчеркнуть, как формируется зачастую
общественное мнение. Читаем: скверно работает такой-то
НИИ, отдача нулевая. Подтекст: ученых разогнать.
В действительности же речь идет не об ученых, а об убо-
гих отраслевых НИИ, которых у нас множество в каж-
дом ведомстве. Больше всего, замечу, в химической про-
мышленности — там, где хуже всего идут дела. А есть и
такие, где два кандидата наук на тысячи человек, как в
одном из известных мне институтов на Урале. Или взять
институт тары. Есть даже такой. А самой тары почему-то'
нет. Подобные «конторы», согласен, нужно закрывать без
Научный прогресс в человеческом измерении
25
сожаления. Но нельзя путать их с настоящими научными,
творческими коллективами.
Впрочем, говоря о встречающихся неквалифицирован-
ных оценках, я вовсе не собираюсь утверждать, что
«внутри» науки в правильном понимании этого слова все
хорошо. Наоборот. Застойных явлений хоть отбавляй.
Все еще существуют монополии на науку, признаются
лишь определенные школы, а их противникам чуть не
головы рубят. Такой негатив следует предавать са-
мой широкой гласности, иначе мы от него не избавимся.
Так что я — за критику, но только компетентную, объ-
ективную.
Кор: Но разве не объективное это явление — «без-
дельники» в науке? Все мы пришли нынче к твердому
убеждению: не будет труд оплачиваться по вкладу —
не будет и результата. А сколько получает молодой науч-
ный сотрудник, еще не доктор и даже не кандидат наук?
Его зарплата ниже средней по стране. Какого же дела Вы
от него ждете?
Да, получается так, что целый слой ученых — возраст
30—35 лет, когда человек наиболее способен к творчест-
ву,— скупится на идеи. И это, помимо прочих отрицатель-
ных последствий,— одна из причин пугающего всех нас
процесса: техническая профессия перестала быть пре-
стижной, она теряет романтику, молодежь от нее отвора-
чивается. Важнейшая эта проблема, должен заметить,
слабо прозвучала на конференции, как слабо звучит она
и в средствах массовой информации.
Кор.: Но ведь ее нужно решать, не откладывая. Каким
путем, по Вашему мнению?
Идеи следует научиться покупать. Заставить человека
проявить свои способности может лишь честная состяза-
тельность, широкий конкурс на научную должность в ус-
ловиях полной гласности, коллективного обсуждения кан-
дидатур. Пусть будет значительно меньше, чем сегодня,
штатных единиц для младших научных сотрудников.
Но оклады — гораздо выше. Тогда родится заинтересован-
ность, увеличится приток в науку людей, действительно
Нужных ей, полезных. Есть еще один путь — кооперати-
вы. Здесь тоже могут конкурировать (и соответственно
оплачиваться) научные идеи, мнения, создаваться и раз-
26
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
рабатываться — по заявкам учреждений — технические
новшества.
Кор.: Вы сказали о конкурсах на вакантные должно-
сти. Но они практикуются уже давно. Только вот фор-
мализма не убавляется. И субъективности — тоже. Не-
редки, общеизвестно, случаи, когда администрация в со-
гласии с партийным бюро {или комитетом) «протаскива-
ет» своих людей, а так называемых неугодных — ерши-
стых, правдолюбцев, не стесняющихся в глаза начальст-
во критиковать,— выживает. Коллективы лее часто не
протестуют, каждый о своем уделе думает, на руководство
оглядывается.
Согласен. Ио для того и идет перестройка, для того
работала конференция, приняла резолюции, чтобы демо-
кратизация одолела администрирование, келейность, что-
бы утвердилась новая общественно-политическая атмосфе-
ра. И здесь многое будет зависеть от степени партийного
влияния. В науке, по моему мнению, такое влияние осо-
бенно ощутимо. А ведь бывает и так: молодой (как пра-
вило) инструктор райкома, малосведущий в научной
проблематике, начинает вдруг что-то решать за ученых,
командовать — попросту мешает коллективу нормально
работать. Да и секретарям партбюро ( или комитетов) рай-
комы дают надуманные задания, а те, в свою очередь,
начинают «разрабатывать» мероприятия. Вот где чистей-
шая потеря времени. А главное — потеря авторитета
партии.
Глубоко убежден: многих избежим мы дальнейших
ошибок, когда, согласно принятой XIX Всесоюзной парт-
конференцией резолюции «О демократизации советского
общества и реформе политической системы», будет про-
ведена реорганизация партийного аппарата при одновре-
менном его сокращении. Первичным же партийным ор-
ганизациям нужна, без сомнения, самостоятельность.
Кор.: Последний вопрос, Константин Васильевич. Ка-
кой наказ, считаете, получили Вы от конференции?
Подумать, как скорее передать достижения в области
специальной техники непосредственно в сельское хозяй-
ство, сельскохозяйственное машиностроение, в легкую и
пищевую промышленность. Это самые запущепные наши
отрасли. Далее. Мы долго работали в таких условиях
Речь на XXVII съезде КПСС У)
(причины известны), что не могли в сжатые сроки реали-
зовывать итоги своего труда. Нынче решено: Москва, ее
предприятия станут, ну что ли, внедренческим «полиго-
ном» для Академии наук СССР. Разработана программа
«Наука — Москве». И наконец, буду драться за то, чтобы
пи одна ценная научная идея, родившаяся в стране,
не «улетела» (или не «уехала») за рубеж, пока не сослу-
жит службу нам самим, и прежде всего в московскоаМ
регионе. Через вашу газету обращаюсь к научно-техни-
ческой интеллигенции столицы с просьбой принять уча-
стие в выполнении программы «Прогресс-95».
РЕЧЬ НА XXVII СЪЕЗДЕ КПСС1
Товарищи! В докладе Председателя Совета Министров
СССР Николая Ивановича Рыжкова убедительно показа-
на масштабность задач, которые предстоит решить совет-
скому народу, раскрыта программа мира и созидания,
программа социально-экономического развития нашего
общества.
Ключевая роль в выполнении поставленной зада-
чи — в ближайшие 15 лет увеличить национальный до-
ход почти вдвое — принадлежит науке, научно-техниче-
скому прогрессу. Никогда еще роль науки не была так
высока и ответственна, как сегодня. Достижения совет-
ской науки способствуют повышению международного ав-
торитета нашей страны, росту ее научно-технического
потенциала.
В современных условиях особое внимание уделяется
приоритетному развитию фундаментальных наук, кото-
рым принадлежит ведущая роль в разработке обобщающих
Концепций, в установлении общих закономерностей и яв-
лений материального мира. Наиболее эффективно резуль-
таты фундаментальных исследований должны воплощаться
в машиностроительном комплексе. Этому комплексу, как
показано в докладе товарища Рыжкова, принадлежит
определяющая роль в повышении производительности и
качества общественного труда.
1 Правда. 1986. 3 марта.
28
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
К сожалению,, приходится признать, что передовые по-
зиции нашей науки в области фундаментальных исследо-
ваний далеко не всегда эффективно используются в прак-
тической деятельности. Ресурс и надежность ряда машин,
степень их автоматизации не отвечают требованиям дня.
Причины этого кроются прежде всего в отсутствии четкой
системы и гибкости организационных механизмов и
структур, которые бы связывали научную и практическую
деятельность и обеспечивали эффективное взаимное влия-
ние науки и практики.
В последнее время принят ряд конкретных мер, на-
правленных на совершенствование механизмов освоения
и использования научных достижений. Принципиальное
значение имеет создание межотраслевых научно-техничес-
ских комплексов. Академия наук СССР возглавляет комп-
лексы по таким перспективным направлениям, как пер-
сональные компьютеры, волоконная оптика, надежность
машин, технологические лазеры, биотехнология.
Особенность работы комплексов состоит в объединении
ведущих академических и отраслевых институтов, СКВ
и заводов с привлечением кафедр высшей школы. Это но-
вая, более совершенная форма организации коллективно-
го труда ученых по единым целевым приоритетным на-
правлениям. Естественно, что в период становления ра-
боты комплексов возникает ряд новых вопросов, и поэто-
му необходимо исключительное внимание к обеспечению
четкой организации их работы со стороны Госплана
СССР, Госкомитета по науке и технике, промышлен-
ных министерств и, конечно, Академии наук и Минвуза
СССР.
В рамках комплекса «Надежность машин» будут про-
водиться работы по повышению качества, ресурса и на-
дежности машиностроительной продукции. В настоящее
время уже отобраны образцы специальных датчиков, ис-
пытательных стендов, диагностической аппаратуры и при-
боров, созданных в институтах Академии наук СССР и
отраслевых НИИ. Эти отечественные разработки по сво-
им характеристикам не уступают лучшим мировым образ-
цам. Они прошли промышленные испытания и будут ос-
воены в серийном производстве на заводах комплекса
в текущей пятилетке. Это позволит оснастить наши круп-
нейшие машиностроительные заводы самым современным
испытательным и диагностическим оборудованием и, еле-
Речь на XXVII съезде КПСС
29
довательно, способствовать повышению качества, ресурса
и надежности выпускаемой техники.
В рамках комплекса также будут решаться задачи по
созданию новых конструкционных материалов и упроч-
няющих технологий, обеспечивающих защиту машин от
износа и продление их жизненного цикла.
С целью углубления исследований в области машино-
строения Академия наук СССР с привлечением академий
наук союзных республик, Сибирского отделения разрабо-
тала комплексную программу фундаментальных исследо-
ваний, а также расширила совместные исследования с
машиностроительными министерствами по наиболее ак-
туальным проблемам.
Сегодня, когда мы говорим об упущениях в прошлом,
нельзя не сказать, что в свое время имела место недо-
оценка роли технических наук. Ряд институтов техниче-
ского профиля был выведен из состава Академии наук.
Некоторые из них многократно передавались из одного
ведомства в другое и утратили фундаментальность и пер-
спективу своих исследований, растеряли творческие кад-
ры. Одновременно разрасталась сеть скороспелых отрас-
левых НИИ, в которых не было научных школ, традиций,
хорошей экспериментальной базы и, естественно, новых
результатов. Это нанесло определенный урон научно-тех-
ническому прогрессу.
Конечно, у нас есть прекрасные отраслевые институ-
ты, научные школы которых формировались десятилетия-
ми. Например, Институт атомной энергии им. И. В. Кур-
чатова, ЦАГИ, ВНИИметмаш и ряд других. Академия
паук СССР настойчиво и последовательно ведет работу по
оказанию действенной помощи заводским лабораториям,
развитию технической направленности исследований.
Сейчас создаются новое Отделение проблем машинострое-
ния, механики и процессов управления Академии наук
СССР и его научные центры в промышленно развитых
регионах страны. К работе по актуальным проблемам ма-
шиностроения уже приступили недавно образованные ин-
ституты в Ленинграде, Свердловске, Уфе.
Характерно, что для ускорения внедрения научных
исследований ряд лабораторий этих институтов организо-
ван непосредственно на ведущих машиностроительных
заводах.
На ЗИЛе созданы академические лаборатории по си-
§0 Научно-технический проёр&сс: стр&тёейя й тактик®
стемам автоматизированного проектирования и лазерным
упрочнениям (руководитель академик Е. П. Велихов). Это
позволило повысить уровень проектных работ и ресурс
выпускаемых заводом автомобилей при снижении их ма-
териалоемкости.
На станкостроительном заводе «Красный пролетарий»
организованы лаборатории Института машиноведения
им. А. А. Благонравова АН СССР по проблемам надежно-
сти робототехнических систем. Именно благодаря совмест-
ной работе в короткие сроки, в предсъездовские дни, здесь
создан опытно-промышленный образец робота принци-
пиально нового типа, основанного на эффекте резонанса.
При этом снижены энергопотребление привода в 5—7 раз,
металлоемкость за счет применения композиционных ма-
териалов — до 30%, в несколько раз повышена его на-
дежность.
На «Ростсельмаше» успешно ведутся совместные ра-
боты по обеспечению надежности комбайна «Дон-1500».
.К сожалению, такого рода примеров пока еще немного.
Академии паук СССР предстоит и дальше развивать пря-
мые контакты с промышленностью с целью более эффек-
тивного использования своего научного потенциала.
Нам представляется также целесообразным при закуп-
ке машиностроительными министерствами новой техники
за рубежом проводить предварительную экспертизу в про-
блемных советах Академии наук. Известны случаи, когда
закупается, как отмечалось в докладе, далеко не самая
новая техника, а крупные отечественные достижения го-
дами не осваиваются промышленностью. Например, мед-
ленно осуществляется серийное производство перспектив-
ных машин вибрационного принципа действия, а также
различного высокопроизводительного оборудования, рабо-
тающего на волновых принципах, хотя опытные образцы
таких устройств созданы, в частности, в Институте ма-
шиноведения АН СССР, институте «Механобр» и др.
Не нашли еще широкого практического применения в
машиностроительных отраслях открытые советскими уче-
ными эффективные методы ультразвуковой обработки ма-
териалов при адаптивном управлении, методы сверхпла-
стичности и электропластичности металлов, явления
избирательного переноса, самораспространяющийся вы-
сокотемпературный синтез и другие технологические
процессы.
Речь на XXVII съезде КПСС
31
Нередки случаи опережающего использования на За-
паде предложений и идей советских ученых. По ряду
этих вопросов недавно приняты действенные меры.
Работа Академии наук СССР в новых условиях, когда
необходима ускоренная реализация теоретической идеи в
факт нашей реальной жизни, невозможна без переоснаще-
ния экспериментальной базы академических институтов,
существенного развития СКВ и опытных производств.
Необходимо также улучшить информационное обеспе-
чение научных центров. Сегодня промышленность, инже-
неры и конструкторы остро нуждаются в оперативной
информации о последних научных достижениях в форме,
максимально удобной и доступной для восприятия и прак-
тического применения. Нам представляется совершенно
необходимым срочно приступить к изданию энциклопедии
по машиностроению, отражающей самые последние дости-
жения отечественной и мировой науки в этой области.
Подготовительная работа нами уже проводится. Вообще
В вопросе создания хороших справочных пособий наука
еще в большом долгу перед промышленностью.
Товарищи! Большое внимание Академия наук СССР
уделяет международному сотрудничеству с зарубежными
учеными, организациями, фирмами и научно-технически-
ми обществами. На Академию наук СССР возложе-
ны ответственные и конкретные задачи по решению
актуальных проблем на приоритетных направлениях
Комплексной программы научно-технического прогресса
стран—членов СЭВ до 2000 года, и в первую очередь на
таких направлениях, как электронизация, комплексная
автоматизация, атомная энергетика, новые технологии и
материалы, биотехнология.
Усиление интеграции научно-технического прогресса
С производством предполагает дальнейшее взаимодействие
естественных и технических наук с обществоведением.
II этой связи нам представляется необходимым с особой
ответственностью решать проблемы социальных и эколо-
гических последствий научно-технического прогресса, ис-
пользуя при этом принципиальные преимущества социа-
лизма, соединяя их с последними достижениями науки,
и особенности на тех приоритетных направлениях Комп-
лексной программы, о которых говорилось. И Академия
цдук ведет такую работу,
32
Научно-i ехнический прогресс: стратегия и тактика
Это особенно актуально, когда речь идет о крупных
научных проектах и инженерных сооружениях, которые
в той или иной степени касаются миллионов людей, охва-
тывают огромные территории, связаны с воздействием на
природу и имеют отдаленные последствия, не всегда со-
ответствующие нашим ожиданиям и прогнозам.
Сейчас в связи с развитием новой техники и техноло-
гии на базе микроэлектроники предъявляются все более
высокие требования к профессиональной и общей подго-
товке человека, взаимодействующего с техникой, к его
культуре, психологии и сознанию. Поэтому «инвестиции
в человека», в сферу образования и культуры оказывают-
ся наиболее эффективными.
Ускорение социально-экономического развития страны
выдвигает новые задачи по подготовке кадров. Академия
наук СССР остро нуждается в пополнении своих рядов
талантливой молодежью, в приливе свежих сил.
В связи с подготавливаемой реформой по перестройке
высшей школы нам представляется необходимым как
можно раньше приобщать студентов технических вузов
к конкретному и ответственному делу и уже с третьего
курса прикомандировывать их непосредственно к пред-
приятиям для выполнения курсовых и дипломных проек-
тов по заданиям промышленности. С этой целью необхо-
димо создать систему базовых организаций, объединяю-
щих передовые институты Академии наук СССР, про-
мышленные НИИ и профилирующие кафедры вузов. Наш
опыт объединения усилий Института машиноведения
АН СССР и МВТУ им. Баумана дает положительные ре-
зультаты.
Нам представляется важным в самой промышленно-
сти повысить научный уровень работающих там молодых
специалистов, которые, по существу, являются проводни-
ками научно-технического прогресса. К сожалению, за-
щита диссертаций работниками промышленности по на-
учным докладам в настоящее время скорее является
исключением, чем правилом. Необходимо создать условия
для изменения этой системы.
Следует также найти все доступные методы и сред-
ства для раскрытия романтики технических наук, разви-
тия юношеского технического творчества. Большую по-
мощь здесь могут оказать Всесоюзное общество «Знание»,
ВСНТО, средства массовой информации.
Советская наука и научно-технический прогресс
33
Товарищи! В материалах съезда, докладах, выступле-
ниях дается подлинно научный анализ современных про-
блем жизни нашего общества. Проявляя особую заботу о
развитии науки, съезд поставил перед советскими уче-
ными новые ответственные задачи, соответствующие зна-
чению и масштабам нынешнего переломного историческо-
го этапа.
Советские ученые в полной мере понимают ту огром-
ную ответственность, которая возлагается на них сегод-
ня, и не пожалеют сил, чтобы оправдать высокое доверие,
претворить в жизнь масштабные решения съезда.
СОВЕТСКАЯ НАУКА
И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
ПРОГРЕСС1
Развитие науки и техники в СССР — необычное в
истории явление. Это не только открытие законов приро-
ды и разработка научных теорий и методов, не просто
переход от одного уровня научных знаний к другому, бо-
лее высокому, и даже не просто освоение природных
богатств благодаря созданию новых технических средств.
Развитие науки и техники в СССР — это исторически
первый опыт коренного изменения социальной роли, а от-
сюда — и социальной сущности науки: включение науч-
но-технической деятельности, как говорил В. И. Ленин,
в творчество десятков миллионов рабочих п крестьян по
практическому осуществлению социализма.
В написанном 70 лет назад ленинском «Наброске пла-
на научно-технических работ» — небольшом по объему,
по чрезвычайно важном документе — сформулированы
основные принципы советской науки: плановый характер
оо развития, ориентация достижений пауки па благо че-
ловека, комплексный подход к развитию всех разделов
научного знания — естествознания, техники и обществове-
1 Сокращенное изложение доклада на торжественном заседании,
посвященном Дню советской науки, в Колонном зале Дома сою-
зов 19 апреля 1987 г.//Вести. АН СССР, 1987. № 8. С. 65-71,
2 К. В. Фролов
34
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
дения. И составлен был «Набросок плана» в то вре-
мя, когда молодое Советское государство вело кровопро-
литную борьбу за право остаться на политической карте
мира. В дальнейшем В. И. Ленин не только разработал
основные принципы организации и управления наукой в
социалистическом обществе, но и многое сделал для их
практического осуществления.
За годы Советской власти воспитано несколько поко-
лений советских ученых, инженеров, руководителей на-
учно-производственных подразделений, преподавателей
р.узов. Практически все активно действующие сейчас ра-
ботники отечественной науки и техники, все ведущие уче-
ные нашей страны сформировались как специалисты в
советское время.
Научные исследования и разработки в стране ведутся
комплексно по всему спектру отраслей народного хозяй-
ства, по широкому «фронту науки». Сейчас на карте со-
ветской науки уже нет научных окраин. Все республики
и регионы страны вносят свой достойный вклад в разви-
тие науки и техники, в повышение их качественного
уровня, укрепление мирового авторитета. Недавно сделан
новый крупный шаг по дальнейшему развитию науки:
на Дальнем Востоке и на Урале созданы региональные
отделения Академии наук СССР по типу Сибирского от-
деления, которое, как известно, сыграло и продолжает
играть свою особую роль в научно-техническом прогрес-
се Сибири. Организация новых региональных отделений
Академии наук — подтверждение постоянной заботы ру-
ководства страны о развитии науки.
Решениями XXVII съезда КПСС поставлена задача —
в ближайшие 15 лет создать экономический потенциал,
равный накопленному за все предшествующие годы Со-
ветской власти, повысить производительность труда
почти в 2,5 раза и увеличить национальный доход вдвое.
В этой связи приобретает особую историческую важность
и ответственность работа ученых: им предстоит вывести
страну на передовые рубежи в решающих направлениях
научно-технического прогресса.
Велика роль науки и в осуществлении выработанного
партией курса перестройки, всестороннего обновления
советского общества на принципах демократизации, глас-
ности, критики и самокритики. Сама перестройка основа-
на на глубоко взвешенных и всесторонне проапализиро-
Советская наука и научно-технический прогресс
35
ванных научных концепциях социально-экономического
развития нашего общества.
Перестройка науки затрагивает не только сегодняш-
ние интересы общества, но и его будущее. Представить
развитие науки на десятилетие вперед чрезвычайно важ-
но прежде всего потому, что именно глубокие теоретиче-
ские идеи оказывают революционизирующее воздействие
па общество в целом, на развитие производительных сил,
па научно-технический прогресс.
Генеральный секретарь ЦК КПСС М. С. Горбачев
считает, что теория «нужна буквально для каждого наше-
го шага вперед. Ни один сколько-нибудь крупный прак-
тический вопрос пе может быть решен, не будучи осмыс-
лен и обоснован теоретически...» 2
«Нельзя отрывать теоретические задачи от задач прак-
тических, но нельзя и подменять теорию простой регист-
рацией фактов. Теория должна опережать практику,
брать явления шире, смотреть глубже, видеть ,,то, что
временем сокрыто44.
Наука, теория незаменимы там и тогда, где и когда
ппе срабатывают44 привычные способы действия, где про-
шлый опыт и практическая смекалка уже не могут по-
дать нужного совета, где необходимы принципиально но-
вые решения, нестандартные действия» 3.
По многим направлениям научно-технического про-
гресса у нас имеются хорошие научные заделы. Совет-
ская наука занимает лидирующее положение в ряде раз-
делов математики, теоретической механики и физики,
радиофизики и астрономии. Крупные результаты полу-
чены в области космических исследований, элементоорга-
иической химии, создании легких сплавов, новых мате-
риалов, в некоторых областях молекулярной биологии и
медицины. Мы должны сохранить в этих областях пере-
довые позиции и энергично идти вперед.
Важным достижением советской науки и техники по-
следних лет явилось успешное осуществление космиче-
ского проекта «Вега». Следует подчеркнуть, что это —
принципиально новое, системное и одновременное иссле-
и Речь Генерального секретаря ЦК КПСС М. С. Горбачева на
Всесоюзном совещании заведующих кафедрами общественных
паук//Коммунист. 1986. № 15. С. 3.
° 'Гам же. С. 5.
2*
йб Научно-технический прогресс: стратегия и тйктикй
дование двух космических объектов — планеты Венера и
кометы Галлея, не имеющее прецедентов в истории ми-
ровой науки.
В последнее время получены интересные научные ре-
зультаты в области тории машин и механизмов, в реа-
лизации принципиально новых технологических процес-
сов. Пройден качественно новый этап развития вычисли-
тельной техники высокой производительности. К 1990—
1995 гг. будет освоено серийное производство отечест-
венных супер-ЭВМ различного назначения. Большой
вклад в решение этой проблемы вносят ученые Академии
наук СССР, отраслевых институтов и высшей школы.
Предложены новые схемы волновых движителей, новые
источники энергии.
Вместе с тем имеется ряд направлений, по которым
мы отстаем от мирового уровня. В Академии наук СССР
коллективами ведущих ученых разработаны прогнозы
развития важнейших направлений. На их основе будут
созданы программы достижения мирового уровня науки.
Отобрано 135 перспективных направлений научного
поиска, разработка которых имеет огромное народнохо-
зяйственное значение. Это — фундаментальные исследова-
ния в области математических наук, общей физики и
астрономии, квантовой электроники и оптики, ядерной
физики, физики элементарных частиц, биохимии и био-
технологии, всего, достаточно широкого, комплекса тех-
нических наук, наук о Земле.
Особое внимание нужно обратить на отрасли знания,
которые определяют не только уровень современной тех-
нологии, но и прогресс науки вообще. В первую очередь
это касается информатики, машиноведения, создания но-
вых веществ и материалов, способов их обработки, а так-
же научного приборостроения. Именно здесь уже произо-
шли первые ощутимые сдвиги, но предстоит сделать го-
раздо больше.
Необходимо также значительно расширить фронт ис-
следований в молекулярной биологии и генетике, элект-
ронно-вычислительной технике и технологии, иммуноло-
гии и медицине. Безусловно, наука и сейчас располагает
идеями, которые ждут практических разработок и вопло-
щения в жизнь. И, как известно, для этого многое делает-
ся совместными усилиями академических, вузовских, от-
раслевых научных учреждений.
Советская наука и научно-технический прогресс
37
Перевооружение народного хозяйства и его коренная
реконструкция зависят от многих факторов, и один из
главных — развитие фундаментальных исследований в
интересах машиностроения в широком понимании этого
слова. Именно здесь закладываются основы принципи-
ально новых технологий, способствующих повышению
производительности труда и качества продукции, комп-
лексной автоматизации, широкомасштабного и всесторон-
него применения ЭВМ. Академия наук разработала про-
грамму фундаментальных научных исследований в обла-
сти машиностроения, в ее выполнении принимают уча-
стие научные коллективы и академических институтов,
и высшей школы, и промышленности.
В машиностроении прогрессивные технологические
процессы выгодно отличаются от традиционных тем, что,
помимо экономии материальных, энергетических и трудо-
вых ресурсов, они обеспечивают повышение точности по-
лучаемых изделий, стабильность качества и надежность
продукции, непрерывность и сокращение времени проте-
кания процессов, их малооперационность и безотходность.
Применение прогрессивных методов автоматизации про-
изводственных процессов позволяет освободить человека
от непосредственного участия в технологическом процессе
и передать его функции машине, шире использовать со-
временные метрологические средства.
Передовой отечественный и зарубежный опыт дает
многочисленные примеры внедрения автоматизированных
гибких технологий, базирующихся на новейших достиже-
ниях фундаментальных наук, в том числе технологий,
основанных на использовании высоких скоростей, давле-
ний, температур, вакуума, эффектов сверхпластичности,
высококонцентрированных источников энергии (импульс-
ные нагрузки, лазер, взрыв, плазма, ультразвук, индук-
ционные поля высокой напряженности и др.). Для разра-
ботки новых технологий в Академии наук СССР основан
Институт сверхпластичности металлов, созданы времен-
ные научные коллективы, академические лаборатории не-
посредственно на промышленных предприятиях.
Ученые и конструкторы академических и отраслевых
институтов нашей страны уже предложили немало ори-
гинальных технико-технологических решений применения
прогрессивных технологий. В частности, лазерная техно-
логия с использованием средств автоматизации и роботи-
33 Паучно-iехнический прогресс: стратегия и тактикй
Орбитальный корабль «Буран» перед стартом
Советская наука и научно-технический прогресс
39
зации открывает новые пути для высокопроизводитель-
ных процессов обработки металла, особо твердых природ-
ных и синтетических материалов, получения сверхчистых
веществ, а также упрочения деталей машин, борьбы с
коррозией и др.
В текущем пятилетии масштабы внедрения прогрес-
сивных и принципиально новых технологий возрастут в
несколько раз. Чтобы этого достичь, в стране уже осу-
ществляются практические меры по решительному пово-
роту науки к возрастающим запросам практики, обеспече-
нию непрерывного пополнения научных и конструктор-
ских идей и разработок, повышению эффективности ис-
пользования имеющегося научно-технического потен-
циала.
Однако какой бы ни была прогрессивная технология,
опа может быть реализована в производстве только в по-
вой технике, поэтому уже в ближайшие годы намечен
выпуск качественно новых поколений машин, оборудова-
ния и приборов. На этом пути важным этапом является
переход от создания отдельных видов техники к выпу-
ску систем и технологических комплексов машин прежде
всего в отраслях сельскохозяйственного производства,
транспорта, строительно-дорожного машиностроения, лес-
ной и добывающей промышленности. Так, например,
только для комплексной механизации сельскохозяйствен-
ного производства предусмотрено создать примерно
^50 новых машин и механизмов.
Намечен переход на производство и применение тех-
ники новых поколений, многократно повышающей произ-
водительность труда: роторных и роторно-конвейерных
линий, гибких производственных модулей н автоматизи-
рованных систем, робототехнических комплексов. К кон-
цу текущей пятилетки планируется ввести в эксплуата-
цию на предприятиях страны более 1800 гибких произ-
водственных систем и модулей. Это позволит существенно
повысить эффективность производства и качество продук-
ции, сократить сроки и затраты на освоение выпуска но-
вых видов изделий, улучшить условия труда, снизить по-
требность в трудовых ресурсах, увеличить производитель-
ность труда. Наряду с гибкими производственными
участками и линиями предусматривается ввести в эксплу-
атацию автоматизированные цехи. В целом за счет при
лишения достижений пауки и техники должно быть полу-
40
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
чено не менее двух третей прироста производительности
общественного труда. При этом вдвое снизится доля руч-
ного труда, благодаря чему от малоквалифицированной
работы намечено освободить свыше 20 млн чел.
Обсуждая пути развития машиностроения, нельзя не
затронуть еще одну важнейшую проблему — качество
продукции, ее надежность, ресурс. Эту проблему
XXVII съезд партии выделил как первоочередную. Ее
решение возможно только на основе создания новых мет-
рологических средств, диагностических систем и совер-
шенных испытательных комплексов, т. е. единых техноло-
гических систем, обеспечивающих высокое качество про-
дукции. При разработке таких систем необходимо
реализовать достижения электроники и технической фи-
зики, что могут сделать в тесном содружестве ученые и
инженеры.
Именно поэтому особое внимание сейчас уделяется
новой организационно-экономической форме взаимодейст-
вия науки и производства — межотраслевым научно-тех-
ническим комплексам. Сейчас создано более 20 таких
комплексов по актуальным направлениям научно-техни-
ческого прогресса, институты Академии наук СССР яв-
ляются головными в восьми. Однако в связи с тем, что
межотраслевые научно-технические комплексы должны
практически осваивать новейшие достижения фундамен-
тальных наук, академические институты участвуют в ра-
боте почти каждого из них. На плечи межотраслевых
комплексов ложится и создание информационных фондов,
естественно автоматизированных, которые будут отражать
новейшие достижения отечественной и зарубежной науки
и техники. Они также координируют ведущиеся в стране
исследования и разработки по соответствующим задани-
ям Комплексной программы научно-технического прогрес-
са стран—членов СЭВ до 2000 года.
Выступая на Всесоюзном совещании заведующих ка-
федрами общественных наук, М. С. Горбачев сказал:
«Развертывающаяся перестройка дает ответственнейший
социальный заказ всей системе общественных наук. Нуж-
даются в обогащении на материале современной жизни
наши представления о диалектике производительных сил
и производственных отношений, социалистической собст-
венности, кооперации, народном самоуправлении и демо-
Советская наука и научно-технический прогресс
41
Космический аппарат «Вега» для исследования Венеры и кометы
1 'аллея
Кратии, о развитии общественного сознания, причинах и
путях преодоления негативных явлений...
Партия рассчитывает на возрастающий вклад эконо-
мической науки в развитие производительных сил,
применение авангардных технологий, качественное со-
вершенствование производственных отношений, измене-
ние форм хозяйствования и управления.
Без этого невозможно ускорение, „задействование44
главного фактора — фактора человеческого» 4.
* Там же. С. 4.
12
Научно-технический прогресс: стратегия ib тйктикй
Как отмечалось на Общем собрании Академии паук
СССР в марте 1987 г,, необходимо ускорение в перест-
ройке работы ученых-обществоведов. В обществоведении
не до конца изжит догматизм, который представляет на-
уку как набор непогрешимых «истин» и положений. Мно-
гие обществоведы стремятся ограничить свою деятель-
ность лишь комментированием положений, содержащихся
в партийных документах и уже получивших одобрение
общественности. Но ведь главная задача ученого — раз-
вивать пауку, ставить новые проблемы для практическо-
го решения. Перед советскими учеными, работающими в
различных областях общественных паук, стоит весьма
серьезная задача — внести существенный вклад в разра-
ботку теоретических проблем ускорения социально-эконо-
мического развития пашей страны.
Партия дает хороший пример принципиальной оценке
ошибок и упущений предыдущих лет. В области общест-
венных наук, так же как и в других сферах науки, надо
не ограничиваться констатацией отставания исследований
от жизни, а искать конструктивные пути и методы пре-
одоления этого отставания, развивать теорию, вооружаю-
щую практическую деятельность.
Необходимость всемерной интенсификации обществен-
ного производства, обеспечения нового качества экономи-
ческого роста и благосостояния советских людей требу-
ет более энергичных и целенаправленных научных иссле-
дований, преодоления медлительности в материализации
научных идей в народном хозяйстве. Интенсифицировать
экономику можно только на основе интенсивно разви-
вающейся пауки. На это и направлена перестройка науч-
ной работы в стране. Она затрагивает все секторы науки
и практически все стороны деятельности: организацию,
оплату труда, планирование и координацию научных
исследований, кадровую политику, материально-техниче-
ское и информационное обеспечение. Цель перестройки в
повышении эффективности и ответственности научных
коллективов за конечные результаты своей деятельности.
Ломка застывших организационных форм в институ-
тах должна обеспечить приток молодых талантливых уче-
ных, а гибкая структура должна быстро реагировать на
непрерывно возникающие новые направления исследова-
ний и упразднять ставшие уже ненужными подразделе-
ния.
Советская наука и научно-технический прогресс
43
Перестройка работы Академии наук СССР направлена
на устранение чрезмерной централизации, повышение
гласности и ответственности, придание новой роли отде-
лениям академии в управлении научными исследования-
ми. Ныне на отделения возлагается полная ответствен-
ность за развитие фундаментальных исследований в соот-
ветствующей области науки, за состояние исследований в
институтах, входящих в отделение, за получение научных
результатов, находящихся на уровне мировых достиже-
ний или превосходящих их, за координацию фундамен-
тальных исследований, проводимых в стране.
Во всех процессах перестройки в науке центральная
роль принадлежит кадрам — человеческому фактору.
В этой сфере накопилось особенно много нерешенных
проблем и застойных явлений. Так сложилось, что мно-
гие руководящие должности института, отделов и лабора-
торий долгие годы по конкурсам замещались одними и
теми же учеными. Такая ситуация объективно тормозила
приток молодых творческих сил, хотя известно, что круп-
ные открытия делают, как правило, молодые ученые под
руководством маститых ученых. Состоявшееся в марте
Общее собрание Академии наук СССР приняло програм-
му постоянного обновления состава научных работников
академии.
Совершенствование академических научных кадров
тесно связано с крупными мероприятиями по перестройке
высшей школы. ЦК КПСС и Советское правительство
Приняли принципиально важные решения, направленные
па улучшение работы высшей школы. Их выполнение
должно обеспечить повое качество подготовки кадров и
коренным образом улучшить их использование, что га-
рантирует выход нашей страны на передовые рубежи на-
учно-технического и социального прогресса. Необходимо
реализовать опережающее развитие высшего образования
По отношению к технической реконструкции народного
хозяйства, осуществить ряд практических мер по объ-
единению усилий ученых Академии наук СССР и высшей
юколы как в совершенствовании подготовки кадров, так
и в проведении совместных научных исследований.
Важнейшее направление перестройки высшей шко-
|ИЫ — ее теснейшая интеграция с производством и нау-
кой, переход к новым принципам их взаимодействия.
.Первоочередная задача перестройки — осуществить реши-
44
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
тельный поворот к усилению индивидуального подхода,
развитию творческих способностей будущих специалистов,
опираясь на их самостоятельную работу, активные фор-
мы и методы обучения.
Основой улучшения подготовки специалистов являет-
ся всемерное развитие вузовской науки. Предстоит по-
высить ее вклад в решение задач ускорения социально-
экономического развития страны. Должно быть обеспече-
но единство научной и учебной работы, широкое привле-
чение студентов к исследованиям.
Известно, что наука и техника в своем развитии мо-
гут дать результаты, которые способны служить как
общественному прогрессу, так и разрушительным процес-
сом вплоть до опустошительных войн. Человечество всту-
пило в критическую полосу своего исторического разви-
тия. Оно впервые встало перед трагическим выбором:
жизнь или самоуничтожение. Устраниться от решения
того, как будут применяться могущественные силы, вы-
свобожденные человеческим гением, не может никто. Так
же как никто не имеет права претендовать на монопо-
лию, на исключительные права в решении судеб челове-
чества. Это было наглядно продемонстрировано в феврале
1987 г. на состоявшемся в Москве Международном фору-
ме «За безъядерный мир, за выживание человечества».
Ученые подсчитали, что за 5000 лет истории челове-
чества только 292 года на Земле не было войн, а более
15 тыс. больших и малых войн унесли около 4 млрд жиз-
ней. Однако то, что произойдет на нашей планете, если
случится ядерная война, не идет ни в какое сравнение с
пережитым человечеством за всю его историю.
В годы испытания на зрелость социализм предстал
перед всем миром как строй, способный предложить гу-
манистическую альтернативу ядерному безумию. Наша
страна выступила инициатором радикальной программы
избавления мира от ядерного вооружения к концу нынеш-
него столетия и настойчиво ищет пути решения этой
задачи. Предложения, сформулированные руководством
Советской страны, вселяют новые надежды в сердца на-
ших соотечественников, людей всех стран мира.
Советские ученые вносят свой вклад в осуществление
надежды на избавление человечества от угрозы ядерной
войпы. В связи с этим кратко остановлюсь и па пробле-
мах международного научного сотрудничества. Советские
И науке нужен хозрасчет
45
ученые всегда выступали и выступают за его развитие,
справедливо полагая, что человечество только бы выиг-
рало, если бы ученые разных стран объединились для
решения насущных глобальных проблем: энергетической,
продовольственной, экологической, медицинской и др. Од-
нако этому мешают стереотипы политического мышления,
которые еще господствуют в некоторых западных стра-
нах. Не делая выводов из уроков истории, там продолжа-
ют считать, что ограничение научных обменов и контак-
тов способно помешать развитию советской пауки, про-
грамме модернизации нашей промышленности, экономике
в целом. В то же время прогрессивные ученые Запада
активно поддерживают международное научное сотруд-
ничество, новые советские мирные инициативы.
Академия наук СССР активно развивает научную ко-
операцию и интеграцию с академиями наук социалисти-
ческих стран. Наглядным выражением такого сотрудни-
чества является Комплексная программа научно-техниче-
ского прогресса стран—членов СЭВ до 2000 года. Эта
программа уже осуществляется.
Нынешний год — юбилейный, год 70-летия Великого
Октября. Лучший способ отметить этот юбилей — акти-
визировать работу по перестройке, добиться новых ощу-
тимых результатов в ускорении социально-экономическо-
го развития страны. Советские ученые, поддерживая по-
литику партии и правительства, внесут свой достойный
вклад в ускорение научно-технического прогресса, в пе-
рестройку экономики и совершенствование всего социали-
стического общества.
И НАУКЕ НУЖЕН ХОЗРАСЧЕТ1
На днях завершил свою работу июньский Пленум
Центрального Комитета КПСС, обсудивший вопрос
И) задачах партии по коренной перестройке управления
экономикой». Главное и самое яркое впечатление от Пле-
нума — это ощущение реальности и глубины перестрой-
ки, неизбежности обновления и действительно револю-
ционного перелома в жизни нащей страны, перелома, ос-
1 Известия. 1987. 29 июня.
46
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
новывающегося на переходе к экономическим методам
управления народным хозяйством.
Осуществляемая сейчас перестройка в деятельности
Академии наук СССР неразрывно связывается как с об-
щей стратегической установкой на ускорение, так и с
решением актуальных научных проблем, среди которых,
пожалуй, важнейшие и наиболее острые — проблемы раз-
вития фундаментальных технических наук.
Как справедливо отмечалось на Пленуме, научно-тех-
нический прогресс у нас затормозился не из-за отсутст-
вия научных заделов, а в силу невосприимчивости народ-
ного хозяйства к нововведениям. Отставание в научно-
техническом развитии в значительной мере объясняется
отсутствием четкой ориентации нашей промышленности
на сбережение ресурсов, а также тем, что не используют-
ся новейшие технологии и материалы, разработанные на
основе достижений науки. Действительно, то, что сейчас
в ряде отраслей машиностроения — новинка, предмет
освоения (и порой весьма мучительного), было рождено
в лабораториях ученых десять-пятнадцать лет назад.
Можно привести десятки примеров, когда результаты,
полученные в академических институтах много лет на-
зад и доведенные до конкретных научно-технических
разработок, только сегодня с переменным успехом внед-
ряются на производственных объединениях по планам но-
вой техники. Достаточно назвать такие разработки ин-
ститутов Академии паук, как технологии, основанные на
явлениях сверхпластичности металлов, самораспростра-
няютцегося высокотемпературного синтеза и др., а также
машины и механизмы, в которых используются волновые
эффекты, авторезопапс. Примеры можно множить...
Вот почему крайне своевременно создание такого ме-
ханизма и таких организационных структур, при которых
промышленные предприятия и объединения, «стойко от-
бивающиеся» от достижений науки, будут сами себе на-
носить ощутимый экономический ущерб.
Пленум дал четкую установку на непосредственное
включение науки в производство, на изменение отноше-
ния промышленности к использованию результатов науч-
ных исследований и разработок под воздействием нового
экономического мехап изма.
Научные идеи, паучпая продукция, в том числе кон-
сультации и математическое обеспечение, должны рас-
И\ науке нужен хозрасчет
47
сматриваться как товар, который, как известно, высоко
ценится в капиталистических странах. У нас же, как
само собой разумеющееся, использование этого товара в
промышленности осуществлялось в основном на общест-
венных началах, на факультативной основе содружества
пауки и производства и поощрялось преимущественно мо-
рально.
Я могу привести примеры обращения отдельных руко-
водителей министерств с просьбой дать поручение тако-
му-то академическому институту разработать технологи-
ческий процесс, стенд и т. д. При этом ни слова не гово-
рится о том, на какой экономической основе будут
построены деловые отношения. Поручить и все. Это, ко-
нечно, инерция мышления, осужденный стиль «навязы-
вания» Академии наук узкоотраслевых задач, все еще
существующий среди работников аппарата министерств.
Такое положение должно в корне измениться. Что
этого можно достичь, видно, как я полагаю, прежде все-
го на примере таких организационных структур, как меж-
отраслевые научно-технические комплексы. Это ростки
повой организационно-экономической формы интеграции
пауки с производством. Но для того чтобы они не увя-
ли, не погибли от протокольно-бумажных заносов, весьма
важно перевести механизм их функционирования на эко-
номические рельсы.
Надо строить деятельность МНТК на акционерных на-
чалах. Ведомства — учредители комплекса и министерст-
ва, заинтересованные в его работе, должны создать цент-
рализованный фонд средств, предусмотрев при этом опре-
деленный фонд риска (в науке, как известно, заранее
планировать открытие невозможно), для обеспечения
крупных научных исследований и разработок. Организо-
вать работу межотраслевых научно-технических комплек-
сов преимущественно на экономической основе — одна из
важнейших задач ГКНТ СССР.
Отмечу, что многие наши МНТК располагают доста-
точно крупным научным потенциалом. На примере МНТК
«Надежность машин» можно показать, что использование
выполненных им разработок по оценке и продлению ре-
сурса энергетического оборудования на предприятиях
Минэнерго будет сопряжено с достижением реально-
го многомиллионного народнохозяйственного эффекта.
И вполне естественно, что заинтересованная отрасль
48
Йаууноз етниЧеский прогресс: Стратегия и тиктикй
708 7 а
77788 г
Академия
77а i/k
8
ВУОъ/
8
ГОССТАНДАРТ
А
Граеяедаяское
машаяаскпраеяие
2J
_________L
даараннь/и
яаме/я/еяе
70
Состав МНТК «Надежность машин» (цифры обозначают количество
организаций, входящих в состав МНТК от данных ведомств)
должна вносить соответствующий вклад в «копилку»
комплекса.
Далее. Разработанные в Институте машиноведения
им. А. А. Благонравова АН СССР металлофторопласто-
вые подшипники скольжения успешно внедрены и ис-
пользуются в ряде ответственных изделий, включая ши-
рокофюзеляжные воздушные суда. На прочной экономи-
ческой основе вполне можно создать условия для реали-
зации (па взаимовыгодных условиях) этих разработок
Й науке нужен хозрасчет
49
академического института как товара для НИИ, КБ и
предприятий Минавтопрома, Минлегпищемаша и ряда
других отраслей. Причем ценность этого товара опреде-
лится фактическим эффектом от его использования в про-
мышленности.
Уже стали привычными разговоры о дефиците метал-
ла в стране. Между тем на Пленуме вскрыто ненормаль-
ное положение с запасами металла, неоправданно распы-
ленными в народном хозяйстве. К этому хотелось бы до-
бавить следующее.
Специалисты ИМАШ АН СССР совместно с работни-
ками отраслевых институтов показали, что замена ряда
металлических элементов в комбайне «Дон-1500» на изде-
лия из органопластика может уменьшить массу конст-
рукции почти на 2 т. Применение композиционных мате-
риалов в станках и роботах значительно уменьшит их
металлоемкость и снизит энергопотребление. Экономиче-
ская эффективность применения прогрессивных неметал-
лических материалов в машиностроении несомненна. Од-
нако необходимо привести в действие все возможные ме-
тоды управления, чтобы разорвать порочный круг:
композиционные материалы не применяются, потому что
их мало и они дороги, а дороги они потому, что объемы
их выпуска малы.
Экономические методы управления наукой, заставляю-
щие сейчас учреждения АН СССР при решении важней-
ших задач промышленности одновременно «смотреть впе-
ред и под логи», создают условия для жизнеспособности
таких новых форм, как организация академических лабо-
раторий непосредственно на крупных промышленных
предприятиях и в объединениях. Есть положительные
примеры создания таких лабораторий на производствен-
ных объединениях «Электросила», «Красный пролетарий»,
«Уралмаш» и др. Академические лаборатории должны
стать подлинными «мозговыми центрами» промышленно-
сти.
Это хорошо понимают, например, руководители ПО
«Ижорский завод», они уже сейчас заботятся о выпуске
Наукоемкой продукции — атомных энергетических реак-
торов новых поколений и весьма охотно идут па сотруд-
ничество с институтами Академии наук.
Необходимо только выработать четкие экономические
основы такой «гибридной» формы — научные коллек-
50
Научно-технический прогресс: Стратегия и тактика
бнстотрт
г.l~Til ”
вареные отделы
ЯКТб
/йтрчно -
методе нес ное
рцнододнтбо
Уонстрреторсно-
тернорое. отделы
Унснероментольное
лронододетдо/
Цело, 1
род ст на
Учебный
центр
Ь ' । Г~
<-с4 LL 9
рчастнц .
J__।_।__I_
блытный jaSoff
Иньнсе -
нерный
центр
Схема научно-технического комплекса с инженерным центром
тивы, функционирующие на промышленных предприя-
тиях.
Важный момент в перестройке управления академи-
ческой наукой — усиление технической направленности в
деятельности ее институтов, центров и лабораторий. Из-
вестно, что в свое время вывод из Академии наук ряда
институтов технического профиля привел к застойным
явлениям в технических науках и в определенной мере в
общественных науках, в частности в экономике научно-
технического прогресса. Это положение начинает исправ-
ляться.
Уже сейчас принят ряд мер по развитию в Ака-
демии наук фундаментальных исследований, способст-
вующих ускорению прогресса во всех сферах жизни на-
шего общества. Однако этого пока недостаточно. Необхо-
димо не только, углубить исследования в области перспек-
тивных физико-технических проблем машиноведения,
энергетики, материаловедения и новых технологий, но и
значительно укрепить экспериментальную базу Академии
наук СССР. При этом требуется всемерное развитие взаи-
модействия естественных, технических и общественных
наук.
Решать масштабные задачи, поставленные Пленумом,
можно, только организовав слаженную, четкую совмест-
ную работу коллективов ученых различных специально-
Научно-технический прогресс — рычаг интенсификации
51
стей, используя при этом принципы состязательности и
конкурсного отбора разработок, крайне необходимых на-
родному хозяйству страны.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС~
ГЛАВНЫЙ РЫЧАГ ИНТЕНСИФИКАЦИИ
НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА1
Бурное развитие науки и техники, крупные достиже-
ния в освоении космоса и овладении новыми источника-
ми энергии, в создании новых видов транспорта и связи,
в освоении глубин Мирового океана — вот характерные
черты новейшей истории конца XX в. В последние деся-
тилетия получены значительные научные результаты в
области физики, механики, машиноведения, вычислитель-
ной математики и электроники, химии и материаловеде-
ния, которые нашли широкое применение во многих от-
раслях народного хозяйства.
Главная задача на современном этапе — это повыше-
ние производительности труда на основе научно-техниче-
ского прогресса, увеличение темпов роста национального
дохода и создание наиболее благоприятных условий для
труда советских людей. Всеобъемлющая интенсифика-
ция — путь к решению этих задач.
Говоря об интенсификации, необходимо выделить
три важнейших направления:
— создание более производительных и экономичных
машин, агрегатов, автоматических систем и применение
наиболее эффективных технологических процессов;
— всемерная и строгая экономия всех материалов,
энергии, устранение потерь в народном хозяйстве;
— максимально полное использование производствен-
ных мощностей, лучшая организация производства и
труда.
Чтобы поднять роль науки и техники в качественном
преобразовании производительных сил и повысить эф-
фективность общественного производства, нужно интен-
сифицировать научные исследования. Это предполагает
1 Научно-технический прогресс в машиностроении, М., 1987, Вьш.
52
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
улучшение технического оснащения науки, требует бо-
лее широкого использования ЭВМ, укрепления экспе-
риментальной и опытно-производственной базы научно-
исследовательских п проектно-конструкторских органи-
заций.
Характерная особенность современной научно-техни-
ческой революции — переход от крупного машинного
производства к комплексно-автоматизированному. Корен-
ное перевооружение общественного производства дости-
гается путем комплексного внедрения систем современ-
ных средств механизации и автоматизации производст-
венных процессов, принципиально новых источников
энергии, материалов и технологических процессов, каче-
ственно новых способов технической подготовки произ-
водства, основанных па широком использовании типовых
конструкторских и технологических решений, унифициро-
ванных средств технического оснащения производства и
методов машинной обработки возрастающего потока ин-
формации, а также автоматизированных систем управле-
ния производственными процессами.
Все более возрастает роль науки в развитии матери-
ального производства и общества. Естественно, что об-
щество заинтересовано в наиболее эффективном, рацио-
нальном использовании созданного научного потенциала.
Сейчас решающими факторами развития науки явля-
ются не столько количественные параметры роста (заня-
тость, новые НИИ), сколько совершенствование качест-
венных параметров, мобилизация внутренних резервов
для повышения продуктивности научных исследований.
В этой связи пужно отметить необходимость обеспечения
опережающих темпов роста фондовооруженности научно-
го труда, совершенствования структуры затрат на ис-
следования, повышения затрат на исследования, обору-
дование, приборы.
В настоящее время по-новому ставится вопрос о кри-
териях оценки деятельности научных учреждений. Ново-
му этапу хозяйственного строительства, более широким
возможностям проведения научных исследований долж-
ны соответствовать более высокие требования, которые
предъявляет жизнь к научным учреждениям, ученым, ор-
ганизаторам науки.
Научные учреждения должны концентрировать свои
усилия па выборе масштабных, целенаправленных, важ-
Научно-технический прогресс — рычаг интенсификации
53
пых для подъема производства проблем, мобилизовать
все резервы для ускорения научно-технического про-
гресса.
Характерное для научно-технического прогресса взаим-
ное проникновение элементов систем науки, техники и
производства, укрепление связей между ними определя-
ют особенности формирования и развития комплексной
системы наука—техника—производство. И здесь нельзя
не сказать о тесной связи между наукой и машинострое-
нием. С одной стороны, в машиностроении широко вопло-
щаются передовые достижения науки. С другой стороны,
машиностроение, осваивая то передовое, что дает наука
для создания принципиально новых машин и механизмов,
в свою очередь, вооружает науку передовой эксперимен-
тальной базой, современным оборудованием, наиболее со-
вершенными средствами исследования.
Современное машиностроение является мощной, ши-
роко развитой индустрией, способной не только произво-
дить новую технику на уровне высших мировых достиже-
ний, но и создавать технику, не имеющую аналогов в
мировой практике.
Безусловно, для всех видов современной техники и
удовлетворения предъявляемых к ней требований нужен
высокий уровень проектирования.
Техника является основным каналом внедрения науч-
ных исследований в сфере производства и потребления.
Внедрение новых машин обусловливает повышение эко-
номического эффекта народного хозяйства и рост произ-
водительности труда. Чтобы поднять уровень всех сфер
народного хозяйства, необходимо развивать как фунда-
ментальные, так и прикладные исследования. Сферы при-
менения науки, которая развивается интенсивнее осталь-
ных сфер деятельности общества, расширяются.
Сейчас широко используются последние достижения
пауки — электроника, кибернетика, лазерная техника,
робототехнические системы, новые конструкционные ма-
териалы в машиностроении, на транспорте, в горноруд-
ной и нефтедобывающей промышленности, в сельском хо-
зяйстве, в легкой промышленности и медицине.
В современных условиях наука открывает перспекти-
вы развития техники и производства, создает необходи-
мые предпосылки для их перевооружения. Следует вспом-
нить основные этапы становления атомной энергетики,
54
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
разработки магнитогидроди-
намических генераторов, не-
скольких поколений элек-
тронных вычислительных ма-
шин, робототехнических си-
стем, лазерной техники, бы-
строе развитие биомеханики,
успешное решение комплекс-
ных проблем автоматизации
проектирования машин и
конструкций, технологиче-
ских процессов и изготовле-
ния новой техники.
Создаваемые новейшие
технологические процессы
Модель косоугольно-армиро- производства, проектируемые
ванного волокнистого ком- новые поколения машин, ко-
позита торые составят основу народ-
ного хозяйства конца нашего
столетия и первых десятилетий будущего XXI века, свя-
заны с появлением новых перспективных научных на-
правлений в области механики и машиностроения.
Создаются сложные машины, способные совмещать
комплекс рабочих функций, выполнявшихся ранее не-
сколькими машинами, и обеспечивающие широкий диапа-
зон мощностей, скоростей и нагрузок,— это полностью ав-
томатизированные участки, цехи, заводы, производящие
продукцию па основе «безлюдной» технологии, и т. д.
Успешно продолжаются работы по созданию новых
видов источников энергии, и все более широкое примене-
ние в промышленности находят квантовые генераторы
света (лазеры), магнитогпдродииамические преобразова-
тели тепловой энергии плазмы в электрическую и другие
источники и преобразователи энергии.
Создаются промышленные роботы и манипуляторы.
Роботы сваривают металл, собирают машины, помогают
человеку управлять ядерными реакциями на атом-
ных электростанциях. Промышленностью выпускаются
сложнейшие самонастраивающиеся системы, процессор-
ные комплексы ЭВМ, пневматические транспортные си-
стемы, средства передвижения на воздушной и магнит-
ной подушке. В технологии промышленного производства
все шире применяются высокие, сверхвысокие и сверх-
Науч но-Техничёский прогресс — рычаг интенсификации
55
Эспериментальное исследование влияния вибрации на остроту зре-
ния человека-оператора
низкие давления и температуры, вакуум, ультразвук, маг-
нитное поле, сверхвысокие частоты, инфракрасное и дру-
гие излучения, сверхчистые, сверхпрочные, сверхтонкие
металлы и т. д.
Для того чтобы поднять темпы роста машиностроения,
необходимо использовать имеющиеся мощности и в пер-
вую очередь осуществить реконструкцию отрасли. Для
решения этой грандиозной задачи предстоит совершенст-
вовать организационные и экономические формы интегра-
ции науки, техники и производства.
Интенсификация научных исследований может быть
достигнута за счет улучшения оснащения науки, более
широкого применения разнообразных средств электронно-
вычислительной техники, от супер-ЭВМ до персональных
56 Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
компьютеров, укрепления экспериментальной и опытно-
производственной базы научно-исследовательских инсти-
тутов и проектно-конструкторских организаций.
Задачи, стоящие перед нами, сформулированы в «Ос-
новных направлениях экономического и социального
развития СССР на 1986—1990 годы и на период до
2000 года» — ускорить темпы роста машиностроения в
ближайшие годы в 1,5 раза. В короткие сроки предстоит
перейти на выпуск новых машин и оборудования, кото-
рые позволили бы повысить производительность труда,
открыть путь к автоматизации всего производственного
процесса, к применению прогрессивных технологий.
Результаты многих фундаментальных исследований,
имеющих прямой выход в машиностроение, получены в
институтах Академии наук СССР: физики твердого тела,
проблем механики, машиноведения, высоких температур,
металлургии, гидродинамики и др.
Весом вклад в развитие научно-технического прогрес-
са ученых высших учебных заведений, отраслевых науч-
но-исследовательских институтов и конструкторских бюро.
Успешно действуют межведомственные научно-произ-
водственные объединения, инженерные центры. Иными
словами, научная база для ускорения прогресса у нас
вполне достаточна и результаты работы весьма ощутимы.
Следует отметить, что важнейшей является проблема
подготовки и переподготовки кадров, в частности высоко-
квалифицированных инженерных кадров, работающих не-
посредственно в промышленности.
Необходимо также совершенствовать систему подго-
товки и повышения квалификации конструкторских кад-
ров. Она должна охватывать высшую школу, аспиранту-
ру, институты повышения квалификации, курсы с отры-
вом от производства по изучению новой техники на
заводах-изготовителях, стажировку инженеров в НИИ и
вузах, курсы и семинары на самих предприятиях.
Необходимо отметить, что научно-технический про-
гресс, интенсификация экономики — это не самоцель. Их
главная задача — решение социальных проблем. Они на-
правлены прежде всего на повышение благосостояния
советских людей, подъем его на качественно новую сту-
пень. В ближайшие 15 лет предусматривается вдвое
увеличить объем ресурсов, направляемых на улучшение
условий жизни народа. Будет последовательно проводить-
Проблемы совершенствования организации науки
57
ся линия па значительное уменьшение использования
ручного труда, существенное сокращение, а в перспекти-
ве — ликвидацию монотонного, тяжелого физического и
малоквалифицированного труда. Интенсификация и рост
производительности труда откроют новые возможности
для улучшения условий труда, для творческого и гармо-
ничного развития человека.
Таким образом, научно-технический прогресс должен
явиться мощным рычагом в интенсификации народного
хозяйства страны. Наука призвана внести свой вклад в
новое качественное развитие народного хозяйства, в ре-
шение основных социально-экономических проблем.
ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ОРГАНИЗАЦИИ НАУКИ1
Осуществление программы технического перевооруже-
ния народного хозяйства требует более эффективного ис-
пользования потенциальных возможностей пауки, опере-
жающего развития фундаментальных исследований, чет-
кой координации в проведении огромного объема при-
кладных научно-исследовательских работ.
Характерная для современного этапа научно-техни-
ческой революции тенденция сокращения сроков реализа-
ции новых идей и соответствующего ускорения морально-
го старения известных технических решений существен-
но сокращает время, необходимое для формирования
новых идей и поиска принципиально новых решений,
обеспечивающих создание все более совершенных машин
и быстрое освоение их промышленностью.
В этих условиях эффективность науки определяется
ие только уровнем исследований и полученных результа-
тов, но и сроками проведения всего цикла работ (от идеи
до внедрения), в свою очередь прямо зависящими от
уровня организации и обеспечения всего комплекса фун-
даментальных, поисковых и прикладных исследований,
опытно-конструкторских работ па широком фронте от
пауки до производства.
1 JBccth. АН СССР. 1979. № 9. С. 44-50,
58
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
Исторический процесс становления науки как непо-
средственной производительной силы общества в условиях
социалистического народного хозяйства все в большей
мере требует укрепления связи науки и производства.
Естественное при этом усиление их влияния друг на дру-
га объясняет тот факт, что такие принятые в организа-
ции промышленного производства понятия, как управле-
ние, планирование, обеспечение, эффективность, специа-
лизация, кооперирование и, наконец, международное раз-
деление труда, стали обычными и при решении вопро-
сов организации и развития науки.
Этот процесс породил множество различных форм со-
трудничества пауки и производства. Широкое признание
получили договоры о социалистическом содружестве,
комплексные творческие бригады, прямые хозяйственные
договоры между научно-исследовательскими организация-
ми и предприятиями. Положительные результаты дает
создание научно-производственных объединений. Заслу-
живают внимания прямые связи с производством инсти-
тутов Сибирского отделения Академии наук СССР и
Академии наук Украинской ССР. Интересны предложе-
ния Академии паук Украины по созданию на базе ее
учреждений научно-технических объединений и отрасле-
вых лабораторий по проблемам, разрабатываемым акаде-
мическими институтами.
Весьма перспективным представляется проводимый в
стране экономический эксперимент по переводу научно-
исследовательских, конструкторских, проектно-конструк-
торских организаций, производственных и научно-произ-
водственных объединений и предприятий ряда ведущих
машиностроительных министерств на новую систему
планирования, финансирования и экономического стиму-
лирования работ по созданию повой техники.
Вместе с тем многие вопросы дальнейшего совершен-
ствования организации пауки и повышения ее эффектив-
ности все еще требуют радикального решения. Встреча-
ются, например, еще малоэффективные научные разра-
ботки. Экспериментальная база ряда научно-исследова-
тельских институтов нуждается в расширении и модерни-
зации.
Много трудностей возникает при разработке меж-
отраслевых проблем. Особого внимания требует организа-
ция работ па стратегических направлениях развития нау-
Проблемы совершенствования организации науки
№
ки, в том числе работ по созданию научных основ техники
завтрашнего дня — машин будущего.
Многолетний опыт организации и проведения комп-
лексных научных исследований по таким проблемам, как
прочность и износостойкость машин, повышение их на-
дежности в экстремальных условиях эксплуатации, защи-
та человека-оператора от вибраций и т. и., и естественно
сложившиеся при этом широкие связи с научными цент-
рами и промышленностью, которыми располагает Инсти-
тут машиноведения им. А. Л. Благонравова, позволяют
определить некоторые пути дальнейшего совершенствова-
ния организации науки при решении общетехпических
проблем.
Ряд научных советов и комиссий Академии паук
СССР был создан ведущими учеными Института машино-
ведения или при их непосредственном участии. Это сове-
ты по теории машин и систем машин (академики
И. И. Артоболевский, В. И. Дикушин), по теории и
принципам устройства роботов и манипуляторов (акаде-
мик И. И. Артоболевский), по проблемам прочности и
пластичности (академик Ю. Н. Работпов), комиссии
АН СССР по исследованию космического пространства
(академик А. А. Благонравов), по технологии машино-
строения (академик В. И. Дикушин). Важную роль в ор-
ганизации и развитии фундаментальных исследований по
проблемам надежности сыграл академик Н. Г. Бруевич.
Крупные теоретические и прикладные задачи решал п
решает Научный совет по трению и смазкам АН СССР,
который был создан по инициативе академика С. П. Ко-
ролева и возглавляется ныне академиком А. Ю. Ишлин-
ским и профессором И. В. Крагельским. Этот совет, по
существу, координирует всю научно-исследовательскую
работу по триботехнике в пашей стране.
Институт машиноведения участвует в проведении
комплексных программ Академии наук СССР. В рамках
этих программ он выполняет фундаментальные исследо-
вания в области механики машин и управления в маши-
нах, виброакустики машин, биомеханики систем человек-
машина, а также в области трения, износа и смазки в
машинах, механики деформирования и разрушения. Та-
кое широкое поле деятельности объясняется необходимо-
стью комплексного подхода к изучению машин и форми-
рованию идеологии создания машин будущего.
60
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
Ярким примером необходимости взаимодействия тех-
нических, естественных и общественных наук, которые
объединяет Академия наук СССР, может служить разра-
ботка глобальных проблем охраны естественной окружаю-
щей среды от вредного воздействия машинной техники и
защиты человека от вредного воздействия искусственной
среды, создаваемой машинной техникой.
Особо следует выделить вопросы, связанные с защи-
той человека от вибраций и шума. Над этими вопросами
работает в последние годы Институт машиноведения.
Если, например, проблемы охраны окружающей среды от
вредных выделений машин в процессе их эксплуатации в
ряде случаев решаются путем совершенствования приме-
няемого горючего или рабочего тела практически без су-
щественного изменения конструкции машин, то суть во-
просов защиты человека от вибраций заключена в самих
машинах, и без их радикального улучшения они в прин-
ципе решены быть не могут. Вместе с тем повышению
производительности машин и соответствующему повыше-
нию быстродействия элементов машин всегда сопутству-
ют различные динамические явления, порождающие виб-
рации, полностью исключить которые пока невозможно,
а для машин вибрационного принципа действия — прин-
ципиально невозможно.
Вследствие этого поиски оптимального решения вопро-
сов виброзащиты человека неизбежно привели к необхо-
димости фундаментального изучения характера влияния
на биологические процессы различного рода вибраций,
вызывающих появление устойчивых аномалий этих процес-
сов и необратимые последствия. Так на стыке техниче-
ских и естественных наук возникло новое научное на-
правление — вибрационная биомеханика.
Примером плодотворного взаимодействия технических
и естественных наук может служить разработанный Ин-
ститутом машиноведения метод оптимального выбора па-
раметров машин и конструкций на стадии их проектиро-
вания в режиме, постоянного диалога человек—ЭВМ
(в настоящее время институт продолжает совершенство-
вать этот метод). Метод позволяет учитывать столько кри-
териев качества, сколько необходимо для создания доста-
точно полной имитационной модели функционирования
машины или конструкции с учетом различных противо-
речивых критериев, характеризующих устойчивость, виб-
Проблемы совершенствования организации нйуки
61
реактивность, прочность, металлоемкость, степень защи-
ты человека от вибрации и шумов и т. п. Метод опти-
мального выбора параметров машин и конструкций ус-
пешно внедряется на многочисленных предприятиях более
чем 12 различных министерств и дает народному хозяй-
ству большой экономический эффект.
В организационном отношении развитие новых направ-
лений встречает ряд трудностей, касающихся, в частно-
сти, обеспечения научных работ и формирования новых
специалистов, которые должны работать в области, где
объединяются задачи разных разделов науки. Вопросы
обеспечения работ должны решаться на базе совершенст-
вования организации научных исследований. Оптимальное
сочетание специализации и кооперирования научных ис-
следований при надлежащей их координации дает воз-
можность высвободить необходимые материальные ресур-
сы в результате исключения дублирования работ и кон-
центрации усилий на решающих направлениях.
Важная форма проведения исследований — участие в
решении комплексных проблем. Институт машиноведения
разрабатывает ряд комплексных проблем динамики ма-
шин, виброзащиты человека, надежности и долговечно-
сти машин, робототехники, теории управления, а также
Методы организации научных исследований в творческом
содружестве с учреждениями Академии наук СССР и ака-
демий наук союзных республик, с научно-исследователь-
скими организациями министерств, с научными центрами
стран—членов СЭВ. Обобщение результатов научно-иссле-
довательских работ на таком широком фронте — необхо-
димое условие разработки теоретических основ для
Создания машин будущего.
Устойчивые связи установлены нами с промышлен-
ностью. Институт проводит работы по нескольким десят-
кам договоров о социалистическом содружестве с про-
мышленными предприятиями и производственными объ-
единениями, с отраслевыми научно-исследовательскими
учреждениями и научно-производственными объединения-
ми. Значительный объем работ выполняется по хозяйст-
венным договорам с предприятиями, организациями и
объединениями различных министерств и ведомств, в том
числе с 25 предприятиями и организациями Москвы. Ра-
боты такого рода, выполняемые Институтом машиноведе-
ния, дают народному хозяйству страны возможность еже-
62
Научно-технический прогресс: стратегия U тйктикй
годно получать многомиллионную прибыль, не говоря
уже о социальном и экологическом эффекте этих работ.
Благодаря содружеству с промышленностью Институт
машиноведения получил комплекс уникальных данных о
напряженном состоянии сложных конструкций в различ-
ных режимах их эксплуатации при работе в экстремаль-
ных условиях. Это позволило обеспечить прочность, на-
дежность и долговечность конструкций (уникальные гид-
ротурбины для волжских, Братской и других ГЭС, мощ-
ные гидравлические прессы для Новокраматорского
машиностроительного завода, реакторы Нововоронежской
АЭС, АЭС в ГДР, Чехословакии, Болгарии, Финляндии,
мощные паровые турбины, работающие при пиковых на-
грузках, атомные энергетические установки). Внедрены
в промышленность созданные в нашем институте прин-
ципиально новые антифрикционные материалы, позволяю-
щие в несколько раз повысить долговечность узлов тре-
ния современных машин и механизмов.
Примеры содружества с производством, с отраслевыми
наухЙю-исследовательскими и конструкторскими организа-
циями свидетельствуют о высокой эффективности прямых
связей с промышленностью, когда наука, помогая про-
мышленности, получает от нее необходимую эксперимен-
тальную информацию и широкие возможности для про-
ведения исследований на натурных образцах новых ма-
шин в реальных эксплуатационных условиях.
Однако следует заметить, что понятие содружества
науки с производством не однозначно. В широком смысле
наука в конечном итоге должна работать на производство
и ориентироваться на его потребности даже в процессе
самых глубоких фундаментальных исследований. В узком
смысле это содружество означает прямую связь с произ-
водством, т. е. непосредственное участие в решении част-
ных, узкоотраслевых вопросов.
Необходимо стремиться к оптимальному сочетанию
различных видов связи научных учреждений и промыш-
ленных предприятий. В противном случае не исключено,
что академические и отраслевые НИИ, способные решать
межотраслевые проблемы, будут получать лишь времен-
ный эффект, достигаемый ценой потери перспективы,
снижения темпов и сокращения фронта фундаменталь-
ных исследований, которыми они призваны заниматься.
Проблемы совершенствования организации науки
63
* * *
Представляется оптимальным такое положение, когда
в сложной, широко разветвленной, единой государствен-
ной системе организации научного потенциала страны
четко установлены иерархические уровни подсистем и
однозначно определены взаимосвязи и цели их развития.
Иерархические уровни подсистем целесообразно устано-
вить, дифференцируя все разнообразие научных исследо-
ваний по их целям, а не по характеру (фундаментальные,
теоретические, прикладные и т. п.), как это широко при-
нято.
Опыт Института машиноведения показывает, что ор-
ганизация научных работ, направленных на решение меж-
отраслевых проблем, должна обеспечивать тесную взаимо-
связь с исследованиями, проводимыми в академических
институтах, и базироваться на принципах, характерных
для организации научной работы в таких институтах.
Иначе говоря, закрепленные за институтом научные на-
правления должны быть стабильными и отражаться в дол-
госрочных и текущих тематических планах исследований.
Нужно формировать высококвалифицированные кадры,
специализирующиеся на конкретных научных направле-
ниях, создавать экспериментальную базу под данные на-
учные направления. Область применения результатов на-
учных исследований в различных отраслях народного хо-
зяйства должна быть относительно широкой.
В отраслевых НИИ стабильна закрепленная за ними
номенклатура изделий новой техники. За создание и со-
вершенствование этих изделий НИИ несет полную ответ-
ственность перед своей отраслью. НИИ необходимо исполь-
зовать научные результаты из разных областей науки.
Целесообразно четко определить статут научных ис-
следований, ориентированных на создание научных основ
для разработки конкретных научно-технических решений,
И соответственно уточнить статут привлекаемых для этих
долей НИИ. При этом не принципиально, находятся ли
ПИИ, выполняющие межотраслевые научные исследова-
ния, в ведении Академии наук или машиностроительных
министерств. Важно, чтобы организация таких исследо-
папий, их финансирование, стимулирование, ресурсное и
кадровое обеспечение оптимально соответствовали целе-
вой направленности закрепленных за НИИ научных на-
64
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
правлений межотраслевых научно-исследовательских ра-
бот. Важно также, чтобы научно-методическое руковод-
ство осуществлялось Академией наук при координации
деятельности НИИ совместно Академией наук и Госко-
митетом по науке и технике.
Для концентрации сил на разработке важнейших меж-
отраслевых проблем и эффективной координации деятель-
ности соответствующих НИИ целесообразно усилить коор-
динацию научных исследований и создать специальный
координационный совет при ГКНТ и АН СССР с привле-
чением к его работе как институтов широкого научно-
технического профиля, так и головных НИИ машиностро-
ительных министерств. Составление долгосрочных научно-
технических прогнозов развития основных межотрасле-
вых научных направлений в плане создания машин буду-
щего, организацию взаимодействия с академическими
институтами и отраслевыми научно-исследовательскими
учреждениями, а также разработку актуальных проблем
дальнейшего совершенствования организации межотрасле-
вых научных исследований — всю эту работу в области
машиностроения мог бы взять на себя специальный совет.
Создание научно-координационного совета по машино-
строению обеспечит дальнейшее усиление работ, направ-
ленных на решение фундаментальных задач машино-
строения, которые носят межотраслевой характер. Дея-
тельность этого совета позволит исключить распыление
материальных и людских ресурсов, параллелизм в рабо-
те над одними и теми же проблемами межотраслевого ха-
рактера, даст возможность сократить сроки разработки
фундаментальных задач и внедрения результатов в про-
мышленность, распространить в различных отраслях про-
мышленности опыт передовых предприятий и отраслей
машиностроения.
Один из эффективных способов внедрения в промыш-
ленность результатов научно-исследовательских работ —
применение системы стандартов качества продукции по
различным критериям. В настоящее время в системе Гос-
стандарта СССР при активном участии Института маши-
новедения развернуты работы по комплексным програм-
мам подготовки нормативно-технической документации в
области расчетов и испытаний на прочность, долговеч-
ность, износостойкость и вибробезопасность. Работы вы-
полняются ведущими научно-исследовательскими и
Проблемы совершенствования организации науки
65
проектно-конструкторскими организациями. На основе
разрабатываемых в соответствии с комплексными про-
граммами систем межотраслевых нормативных материа-
лов должны быть усовершенствованы отраслевые стандар-
ты, учитывающие специфику сложившихся в отраслях
подходов.
Разработка и внедрение в промышленность указанной
нормативно-технической документации будет существен-
ным вкладом в создание научно-методической базы обес-
печения качества машин по критериям прочности, долго-
вечности, износостойкости и вибробезопасности, позволит
доводить до практического использования результаты на-
учно-исследовательских разработок межотраслевого и от-
раслевого характера.
Особого внимания заслуживают вопросы подготовки
высококвалифицированных инженерно-технических и на-
учных кадров и их специализации. Существующий пере-
чень специальностей и программы, по которым готовятся
специалисты, не всегда отвечают требованиям научно-
технического прогресса.
Широкая сеть научно-исследовательских и проектно-
конструкторских организаций в стране требует безотлага-
тельного решения кадрового вопроса, так как уровень про-
водимых исследований находится в прямой зависимости
от специализации ученого. Всестороннего внимания заслу-
живает процесс подготовки специалистов в соответствии
со схемой вуз—НИИ—производство. В каждой отрасли
есть ведущие научно-исследовательские и проектные ор-
ганизации, предприятия. В системе высшей школы, как
правило, есть учебные институты, занимающиеся подго-
товкой соответствующих специалистов. Однако, к сожале-
нию, отсутствует органическая связь между ними. Одной
из задач совета, о создании которого говорилось, должна
быть разработка единого и обязательного положения о
сотрудничестве учебных, научно-исследовательских (про-
ектных) организаций и промышленных предприятий.
В заключение хотелось бы остановиться еще па одной
Проблеме совершенствования организации науки.
Принятая в отраслевых ПИИ система планирования
работ, предусматривающая включение в тематический
пиан создание изделия, соответствует интересам сквозно-
го планирования во всех звеньях цепи ШТИ—КБ—про-
изводство, непосредственно участвующих в разработке и
3 К. В. Фролов
66
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
освоении выпуска данного конкретного изделия новой
техники. Эта прогрессивная система в целом оправдала
себя, но не исключает возможности дублирования одних
и тех же научных исследований при создании различных
машин.
Совершенствование организации научно-исследователь-
ских работ на отраслевом уровне, обеспечивающее своев-
ременное выделение научного содержания работ, которые
ведутся в различных отраслях при создании новой техни-
ки, объединение частных научных задач, их укрупнение,
координация, передача для разработки в институты, за-
нимающиеся решением таких задач на высоком научном
уровне, а также передача полученных научных резуль-
татов обратно отраслевым НИИ — все это способствовало
бы выявлению скрытых резервов, необходимых для эф-
фективного функционирования единой системы организа-
ции науки.
Присущая социалистическому строю возможность
централизованно, на государственном уровне принимать
основополагающие решения и создавать необходимые ус-
ловия для их реализации — залог успешного совершен-
ствования организации науки в нашей стране.
МАНЕВР РЕСУРСАМИ1
«Ахиллесова пята» нашего машиностроения — недостаточная на-
дежность изделий. Огромный ущерб от нее несет экономика
страны: раздута сфера ремонта, низка конкурентоспособность
и т. д. На ликвидацию этих недостатков нацелена работа Меж-
отраслевого научно-технического комплекса «Надежность ма-
шин». Родившись одновременно с другими МНТК, он претерпел
существенные изменения. Выявились сильные и слабые сторо-
ны комплекса. Возник ряд проблем. Об этом рассказывает гене-
ральный директор МНТК академик К. В. Фролов
Полгода, как МНТК «Надежность машин» работает в
новом, расширенном составе. В комплекс включены орга-
низации и предприятия, которые вместе смогут решить
проблему создания технически совершенных, а главное,
надежных машин. При этом вопросы надежности конкрет-
1 ИТР: Проблемы и решения, 1987. 3-16 ноября. № 21. С, §-7?
Mdueep ресурсам,
ных изделий остаются за отраслями, за пределами функ-
ций межотраслевого комплекса. Его основная задача —
обеспечить создателей новой техники орудиями исследо-
ваний.
Естественно, все начинается с теории. Трудами совет-
ских ученых построены основы анализа физической при-
роды отказов и расчета их вероятности. Сделать методи-
ку расчета надежности удобной для любого инженера
КБ — дело академических институтов, входящих в состав
МНТК.
Важный элемент обеспечения надежности машин —
стандарт. Не тот, что узаконивает вчерашний день разви-
тия техники, а мобильный, ставящий заслон производст-
ву недолговечных изделий. Задача непростая. Начиная с
пересмотра терминов и кончая нормированием показате-
лей, вся научно-техническая работа в этой области ведет-
ся в сложной обстановке столкновения мнений мини-
стерств и ведомств, производителей и потребителей тех-
ники, так как возможности изготовителя далеко не всегда
совпадают с требованиями заказчика.
Где контроль за качеством — там и метрология. К со-
жалению, мы не всегда в состоянии измерить даже основ-
ные показатели машин. Сегодня же важно фиксировать
'неуравновешенность деталей, напряженное состояние ме-
талла и т. п. Причем все эти характеристики должны оп-
ределяться оперативно, в ритме производства, с помощью
роботов, чтобы субъективные факторы не влияли на ка-
чество продукции. Открывается наконец возможность
должного метрологического обеспечения создаваемой диаг-
ностической и испытательной техники. Разработка, на-
пример, первичных преобразователей с высокими метро-
логическими характеристиками затруднительна без уча-
стия тех же институтов Госстандарта.
Следующий шанс обнаружить ошибку проектирова-
ния — испытания. Ныне мы пе можем позволить себе от-
рабатывать образцы техники на прочность и ресурс в на-
турных условиях, т. е. во время рядовой эксплуатации.
Зто означает на годы отодвинуть внедрение новинок. Ра-
зумный выход — разработка методов и средств ускорен-
ных испытаний.
Здесь важно не просто сократить время эксперимента,
ПО приблизить к реальным режимы нагружения машин.
Более эффективны, конечно, испытания с управлением и
3*
68
Научно-технический прогресс: стратегия и тйктикй
обработкой результатов на ЭВМ — значит, предстоит соз-
дать необходимое программное обеспечение для автомати-
зированного анализа. Но порой не хватает даже элемен-
тарных датчиков, электронных приборов, которые прихо-
дится изготавливать кустарно.
Для решения этих задач, а также автоматизации рас-
четов, моделирования, контроля надежности надо разра-
батывать алгоритмы, программы анализа возможных от-
казов и их последствий. Силами организаций нашего
комплекса будут созданы пакеты прикладных программ
для определения объема ремонта технологических дефек-
тов ответственных конструкций.
Последнее, но весьма важное звено проблемы маши-
на-надежность — подготовка квалифицированных кадров.
Мы начинаем не на пустом месте. На наших опытно-
экспериментальных базах, в боксах заняты преимущест-
венно практики. Но по требованиям сегодняшнего дня
они должны в совершенстве овладеть современными сред-
ствами испытаний, методами автоматизации планирования
испытаний и контроля.
Нужно максимально мобилизовать высшую школу на
подготовку отечественных экспериментаторов, инженеров-
исследователей, инженеров-механиков нового типа, вла-
деющих всем арсеналом высокоэффективных средств диа-
гностики и испытаний, создаваемых МНТК. Для этого
организован учебно-исследовательский центр на базе
МГТУ им. Н. Э. Баумана, МНПО «Спектр» и ИМАШ
АН СССР. На очереди — создание учебно-исследователь-
ского центра силами МАДИ, НАМИ, МАМИ и ряда дру-
гих организаций.
Кое-что радует в деятельности МНТК, что-то вызы-
вает озабоченность, а то и разочарование. Мы в значи-
тельной степени «размыли» барьеры, разделявшие отрас-
ли. Собираясь вместе, обсуждаем общие проблемы.
Есть уже конкретные результаты нашей совместной
деятельности. Активизировались работы по созданию
электрогидравлических машин и многоканальных стендов
для испытания материалов, конструкций и комплектных
изделий машиностроения на прочность, надежность и ре
сурс. Организуется производство средств вибродиагности-
ки, рентгеновских приборов для исследования структуры
элементного и фазового состава веществ, напряженно-де-
формированного состояния материалов и конструкций и
Маневр ресурсами 69
ряд других работ. Однако объем выпуска и номенклатура
изделий не могут в полной мере удовлетворить потребно-
сти в испытательной технике.
Мы видим путь к ускоренному развитию эксперимен-
тальной базы машиностроения в расширении кооперации
по изготовлению комплектующих изделий на внутриотрас-
левом и межотраслевом уровне с привлечением предприя-
тий стран—членов СЭВ, а также в унификации основных
узлов испытательных стендов и машин. Если будет обес-
печен выпуск типоразмерных рядов унифицированного
оборудования, мы дадим возможность потребителю вы-
брать именно то, что ему нужно по затратам энергии,
размерам и прочим показателям.
Но мало изготовить испытательное оборудование.
Нужно, чтобы оно всегда было в рабочем состоянии. Для
итого необходимо организовать при заводах-изготовителях
пли вне их специальные подразделения, нечто вроде
сервисных хозрасчетных фирм. Они же могут заниматься
рекламой нового оборудования, его монтажом, сдачей
«под ключ».
Крайне необходимо для решения актуальной для на-
шей страны проблемы повышения надежности машин
обеспечить машиностроение современными технологиями
И материалами. Назрел и вопрос о разработке и введении
нового положения об МНТК, которое позволило бы перей-
ти от координирования к подлинному управлению иссле-
дованиями и разработками с использованием действенных
экономических и других рычагов. МНТК должны иметь
собственные средства и фонды и сами распоряжаться ими
ДЛЯ укрепления предприятий и организаций комплекса,
первоочередного переоснащения их опытно-эксперимен-
тцлы-юй и производственной базой.
Нужно сделать все для того, чтобы путем создания и
широкого использования современных диагностических
средств уйти от массового производства запчастей и бес-
численных ремонтов.
70
Йаучно-техническии прогресс: стратегия и т&ктик&
ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ-
В ПРОИЗВОДСТВО1
Развитие научно-технической революции неизбежно
приводит к тому, что наука все в большей мере стано-
вится производительной силой общества.
Связи науки с производством многогранны. Но во всех
случаях конечные результаты научных исследований,
включая фундаментальные и теоретические, должны быть
направлены на решение практических задач ускорения
темпов научно-технического прогресса, социального и
экономического развития страны.
В настоящее время эффективность науки определяет-
ся не только уровнем научных исследований и получен-
ных результатов, но и сроками проведения всего цикла
работ «от идеи до внедрения», которые, в свою очередь,
находятся в прямой зависимости от организации и ре-
сурсного обеспечения всего комплекса фундаментальных,
поисковых и прикладных научных исследований, опытно-
конструкторских работ и работ по освоению и внедрению
повой техники.
Задачи экономического развития нашей страны при
непосредственном участии науки впервые были выдвину-
ты В. И. Лениным в «Наброске плана научно-технических
работ». И в дальнейшем на всех этапах строительства со-
циализма вопросы всемерного развития научного потен-
циала, рационального использования его для преобразо-
вания производительных сил общества находили и нахо-
дят свое отражение в научно-технической политике Со-
ветского государства. Возможность концентрации ог-
ромного экономического потенциала страны для успеш-
ного решения кардинальных вопросов научно-техниче-
ского прогресса обеспечивает советской науке необходи-
мые условия для выполнения таких крупных программ,
как освоение Арктики и Антарктики, создание атомной
энергетики, использование огромных богатств недр и мор-
ского шельфа, охрана окружающей среды, исследование
космоса и многие другие.
1 Из кн.: Внедрение результатов научных исследований - важ-
ное условие научно-технического прогресса. М.: Знание, 1981.
Достижения науки — в производство
71
Наука все в большей мере становится ведущей силой
развития материального производства и общества. Есте-
ственно, что общество заинтересовано в наиболее эффек-
тивном, рациональном использовании созданного научно-
го потенциала. Повышение эффективности научных ис-
следований свидетельствует о вступлении науки в полосу
интенсификации. Теперь решающими факторами ее раз-
вития выступают не столько количественные параметры
роста (занятость, новые НИИ), сколько совершенствова-
ние качественных параметров, мобилизация внутринауч-
ных резервов повышения продуктивности исследований.
» В этой связи нужно отметить необходимость обеспече-
ния опережающих темпов роста фондовооруженности на-
учного труда, совершенствования структуры затрат на
научные исследования, повышения затрат на оборудова-
ние, аппаратуру, приборы.
В настоящее время по-новому ставится вопрос о кри-
териях оценки деятельности научных учреждений. Ново-
му этапу хозяйственного строительства, более широким
возможностям проведения научных исследований должны
соответствовать более высокие требования, которые предъ-
являет жизнь к научным учреждениям, ученым, органи-
заторам советской науки. Главное сейчас — концентрация
сил на решении комплексных задач.
Такой критерий должен направить научно-исследова-
тельские учреждения на выбор масштабных, значитель-
ных для подъема производства проблем, на преодоление
мелкотемья, на мобилизацию всех источников и резервов
научно-технического прогресса.
Характерное для НТП взаимное проникновение эле-
ментов систем науки, техники и производства, укрепле-
ние связей между ними определяют особенности форми-
рования и развития комплексной системы наука—техни-
ка-производство, ее составляющих и их взаимосвязей.
В условиях научно-технической революции ни техни-
ка, ни производство не могут совершенствоваться бея вы-
полнения комплекса современных научных исследований
И разработок. В свою очередь, для развития науки необ-
ходимы современные средства исследования и измерения,
сложные промышленные и экспериментальные установки
И производственная база.
Ныне наука — это не только система развивающихся
Знаний, по и особая сфера деятельности людей, занимаю-
72
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
щихся производством и распространением знаний. Наука
вместе с техникой и производством образуют сложную
систему, все звенья которой взаимосвязаны и взаимо-
обусловлены. Сейчас во всех областях науки стоит задача
развивать не только фундаментальные, но и прикладные
исследования, с тем чтобы поднять научный уровень всех
сфер народного хозяйства.
Изучение состояния нашей науки показывает, что до
недавнего времени она развивалась преимущественно за
счет увеличения числа ученых, инженеров, других спе-
циалистов. Но возможности такого экстенсивного разви-
тия в значительной мере уже исчерпаны. Основные ре-
зервы кроются теперь в росте производительности науч-
ного труда за счет улучшения организации и управления,
за счет современной техники, научного поиска. Только
это может обеспечить повышение потенциала науки на
современном этапе научно-технической революции.
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ НАУКИ
НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
Превращение науки в непосредственную производи-
тельную силу. Исторический процесс становления науки
как непосредственной производительной силы общества
все в большей мере обусловливает связь науки и произ-
водства. Естественное при этом усиление их влияния
друг на друга привело к тому, что такие свойственные
организации промышленного производства понятия, как
управление, планирование, ресурсное обеспечение, эффек-
тивность, специализация, кооперирование, международное
разделение труда, стали обычными понятиями и приме-
нительно к науке при решении вопросов ее организации
и развития.
Наука оказывает прямое воздействие на развитие тех-
ники и производства, т. е. становится высокоэффективной
отраслью народного хозяйства. Существенно изменяются
под влиянием науки формы и методы организации произ-
водства и потребления продукции.
Постоянное совершенствование организации науки с
целью повышения ее эффективности породило множест-
во различных форм содружества науки и производства.
Широкое признание получили договоры о прямых дело-
вых контактах, комплексные творческие бригады, при-
Достижения науки — в производство
73
мые хозяйственные договоры между научно-исследова-
тельскими организациями и предприятиями. Положитель-
ные результаты дает опыт создания научно-производст-
венных объединений. Заслуживают внимания прямые
связи с производством институтов Сибирского отделения
Академии наук СССР и Института электросварки
им. Е. О. Патона АН УССР.
Возникновение открытий в смежных областях науки
влечет за собой появление новых отраслей науки, техни-
ки и производства. Все большее число предприятий и ор-
ганизаций применяют современные научные методы пла-
нирования и управления процессами разработки новой
техники и ее промышленного освоения.
Изменяются организационные формы научной дея-
тельности. Сложилась государственная система организа-
ции науки: от научных центров и институтов АН СССР
до научных подразделений на предприятиях. Разработаны
автоматизированные системы управления предприятиями,
отраслями и народным хозяйством, которые объединяют
сферы управления производством и процессом научно-
технических разработок.
Расширение сферы применения науки. Для науки ха-
рактерно проникновение ее результатов во все сферы ма-
териального производства и потребления промышленной
продукции, включая сферы организации и управления.
Для подтверждения этого тезиса можно указать на
широкое использование последних достижений науки —
электроники, кибернетики, лазерной техники, робототех-
нических систем, новых синтетических материалов
и т. п.— в машиностроении, на транспорте, в горнорудной
И нефтедобывающей промышленности, в сельском хозяй-
стве, в легкой промышленности и медицине, в планирова-
нии и управлении народным хозяйством.
Ускоренное развитие науки. Наука развивается интен-
сивнее остальных сфер деятельности общества. Этот про-
цесс характеризуется экспоненциальным законом роста
объема научно-технической информации и непрерывным
ростом численности работников, вовлекаемых в эту сферу
деятельности.
Опережающее (по отношению к технике и производ-
ству') развитие науки. В современных условиях наука от-
крывает большие перспективы развития техники и про-
шшодства, создает необходимые предпосылки для их пере-
74
Йаучно-технический прогресс: с^ратё'гйя и тйктйкй
вооружения. Достаточно вспомнить основные этапы
становления атомной энергетики, разработки магнитогид-
родинамических генераторов, нескольких поколений элек-
тронных вычислительных машин, робототехнических си-
стем, лазерной техники, быстрое развитие биомеханики,
исследований космоса и глубин океана, успешное реше-
ние комплексных проблем автоматизации проектирования
конструкций, технологических процессов и изготовления
новой техники и т. п.
Создаваемые сейчас новейшие технологические про-
цессы производства, проектируемые новые поколения ма-
шин, которые составят основу народного хозяйства в 80—
90-е годы нашего столетия и в первые десятилетия буду-
щего XXI в., связаны с появлением новых и перспектив-
ных научных направлений в области механики и машино-
строения.
С точки зрения опережающего (по отношению к тех-
нике и производству) развития науки рассмотрим такую
область механики, как теория колебаний. В настоящее
время обнаружены интересные волновые эффекты, на ос-
нове которых возможно создание новых технологических
процессов. Установлено, что за счет управления волновы-
ми движениями в пограничном слое трубы, по которой
движется жидкость, можно в 1,5—3 раза увеличить рас-
ход потока. Этот эффект предполагается использовать при
транспортировке и добыче нефти и газа. Представляет ин-
терес виброэффект при колебаниях многофазной среды,
заполняющей замкнутый сосуд. В области резонанса су-
ществует динамическая устойчивость роя пузырей, кото-
рая, в свою очередь, приводит к интенсивному перемеши-
ванию всей многофазной системы. Это явление может
быть положено в основу многих технологических процес-
сов в химической технологии, материаловедении, при обо-
гащении руд, упрочнении стали и т. д. Основные положе-
ния теории колебаний многофазных сред сейчас уже на-
шли свое применение в технологических процессах.
Одним из приложений теории колебаний многофазных
сред является космическая технология. В космосе нет
идеальной невесомости, а имеет место микрогравитация,
что может привести к нарушению протекания технологи-
ческих процессов. Здесь не может быть реального строго
равномерного распределения твердых примесей в основ-
ном материале при получении, например, композитных
Достижения науки — в производство
75
материалов, газовых пузырей при получении пеномате-
риалов, не обеспечивается стабильность смеси при сме-
шивании не смешивающихся на Земле жидкостей и т. д.
Поэтому возникает необходимость в управлении процес-
сами получения материалов с помощью вибрационных
воздействий. В настоящее время заложены научные осно-
вы управляемых вибрационных процессов для космиче-
ской технологии и продолжаются исследования и поиски
в этом очень специфическом и перспективном направ-
лении.
Комплексное развитие науки. Ускорение темпов роста
научно-технического прогресса может быть достигнуто
только при условии комплексного развития науки. Комп-
лексные исследования, основанные на объединении уси-
лий научных и инженерно-технических работников раз-
личных областей науки, техники и производства, способ-
ствуют повышению эффективности исследований и
позволяют наметить к концу исследования разнообразные
возможные сферы использования их результатов.
Математизация науки и автоматизация процессов на-
учных исследований. Современная наука немыслима без
широкого использования математических методов. Мате-
матизация знания — это особенность, присущая любой
области современного научного знания. Но по масштабам
проникновения математического знания в технические
пауки, по широте использования математических методов,
ио каждодневное™ применения математических форма-
лизмов, хотя и не всегда высокого уровня, технические
пауки не имеют себе равных среди других областей
знания.
Использование электронно-вычислительной техники
позволяет повысить производительность труда научных
работников, улучшить информационную деятельность во
всех областях науки, сократить цикл исследования и ре-
шать те научные задачи, которые не могли бы быть реше-
ны другими средствами. Например, в Институте машино-
ведения им. А. А. Благонравова па основе успехов вычис-
лительной математики и возможностей современной ЭВМ
разработан и внедрен метод выбора оптимальных пара-
метров машин с помощью ЭВМ, позволяющий учитывать
пвновные (часто противоречивые) требования к проекти-
руемым машинам и механизмам.
76 Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
--------------------------------------------i-----
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ
НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
Превращение техники в основную форму использова-
ния достижений науки. Техника является важным кана-
лом внедрения результатов научных исследований в сфе-
ре производства и потребления. При помощи техники
наука участвует в подготовке и осуществлении производ-
ственных процессов и в управлении ими.
Увеличение номенклатуры и усложнение технических
конструкций. Непрерывно растущие потребности произ-
водства и эксплуатации требуют создания новых машин,
приборов и оборудования. Появляются сложные машины,
каждая из которых способна совмещать комплекс рабо-
чих функций, выполнявшихся ранее несколькими маши-
нами, и при этом обеспечивается широкий диапазон мощ-
ностей, скоростей и нагрузок (например, полностью’авто-
матизированные участки, цехи, заводы, производящие
продукцию на основе безлюдной технологии).
Повышение качества машин. Это понятие прежде все-
го включает в себя повышение надежности, долговечно-
сти и экономичности работы машин, совершенствование
способов и систем управления. Внедрение новых машин
обусловливает повышение экономического эффекта народ-
ного хозяйства и рост производительности труда.
Создание принципиально новой техники. Ведутся ра-
боты по созданию новых видов источников энергии. Все
более широкое применение в промышленности находят
квантовые генераторы света (лазеры), магнитогидродина-
мические преобразователи тепловой энергии плазмы в
электрическую и другие источники и преобразователи
энергии.
Идея создания магнитогидродинамических преобразо-
вателей тепловой энергии плазмы в электрическую вопло-
тилась в жизнь советскими учеными в конце 1950-х годов.
Тогда был введен в действие первый «Токамак» в нашей
стране, а в 1968 г. получена квазистатическая стационар-
ная физическая термоядерная реакция. В настоящее вре-
мя проводятся эксперименты и изучается поведение
сверхпроводящей системы на «Токамаке-7».
На основе накопленного опыта наши ученые разрабо-
тали крупнейшую в мире новую сверхпроводящую систе-
му с энергией более 600 МДж, превышающую возможнрстц
Достижения науки—в производство
77
Магнитогидродинамический преобразователь. тепловой энергии
плазму в электрическую «Токамак»
78
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
ХО/70ННП
управления ОУ / а ОУ2
Конструктивная схема сверхпроводящей обмотки тороидального по-
ля (СОТП) установки «Токамак»
«Токамака-7» в 50 раз. Эта магнитная система будет ис-
пользована в установке следующего поколения «Тока-
мак-15», сооружение которой уже началось в Институте
атомной энергии им. И. В. Курчатова.
Создаются промышленные роботы и манипуляторы,
с каждым, годом все активнее заменяющие человека в его
разнообразной трудовой деятельности. Роботы сваривают
металл, собирают машины, помогают человеку управлять
(и осуществлять контроль) ядерными реакциями на АЭС
и т. д. Точность выполнения рабочих операций роботами
и манипуляторами в значительной степени зависит от ди-
намических свойств этих систем. Следовательно, выбор ра-
бочих режимов и обеспечение их надежности определяют-
ся динамической устойчивостью и колебаниями, поэтому
изучение периодических режимов роботов и манипулятсь
Достижения науки —- в производство 79
ров составляет одну из современных научных проблем
робототехники.
Нашей промышленностью выпускаются сложнейшие
самонастраивающиеся системы, процессорные комплексы
ЭВМ, пневматические транспортные системы, средства
передвижения на воздушной и магнитной подушках и т. п.
Современное развитие техники связано с агрегатирова-
нием, стандартизацией и унификацией узлов машин, их
универсализацией. Унификация способствует сокращению
излишнего многообразия узлов, блоков механизмов, при-
боров управления, позволяет перейти от серийного к
крупносерийному и массовому производству новой тех-
ники.
Радикальное совершенствование технологии изготов-
ления новой техники. В данное время пытаются заменить
систему современных машин для механической обработ-
ки изделий так называемой безмашинной технологией
Изготовления, основанной на использовании в промыш-
ленных условиях естественно протекающих в природе
процессов. Например, вместо инструментов для механиче-
ской обработки поверхностей деталей используется лазер-
ный луч. Предусматривается минимум потерь материалов
в процессе их обработки, намечается переход от прерыв-
ных технологических процессов к непрерывным.
Все шире применяются в технологии промышленного
производства высокие, сверхвысокие и сверхнизкие дав-
ления и температуры, вакуум, ультразвук, магнитное
поле, сверхвысокие частоты, инфракрасное и другие из-
лучения, сверхчистые, сверхпрочные, сверхтонкие метал-
лы. Все большее значение приобретают новые технологи-
ческие процессы обработки металлов — прогрессивные
машинные методы точного литья, штамповки, различные
способы сварки, термической обработки, склеивания ме-
таллоконструкций и др.
Автоматизация технологических процессов. Автомати-
зация — важное средство повышения производительности
труда и эффективности промышленного производства.
Мдщгие процессы становятся возможными только при ус-
ловии широкого применения автоматизации. Это, в свою
очередь, требует повышения надежности и долговечности
технологического оборудов ания.
Автоматизация технологических процессов позволяет
создавать автоматические станочные линии, цехи и пол-
80‘ Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
иостью автоматизированные производства, упра/вляемые
сложнейшими системами процессорных и других/наиболее
совершенных ЭВМ. /
Сокращение сроков обновления выпускаемой продук-
ции. Процесс обновления продукции отраслей машино-
строения за последнее десятилетие ускорился в несколько
раз. Сроки обновления наиболее прогрессивных видов про-
дукции составляют пе более 2—3 лет. Новые модели стан-
ков нередко появляются через 4—5 лет.
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ИА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
Совершенствование организации производства. Уско-
рение темпов научно-технического прогресса требует по-
стоянного совершенствования организации производства.
При этом решаются вопросы оптимальной специализации
и кооперирования, включая разделение труда при между-
народном сотрудничестве. Возрастает объем работ по но-
вой технике. Сокращаются сроки освоения серийного выпу-
ска повой техники с целью ускоренного удовлетворения
потребностей народного хозяйства. Наряду с развитием
крупносерийного и массового производства совершенству-
ются методы подготовки производства для быстрой его
переналадки на выпуск повых изделий.
Существенное влияние па упорядочение организации
производства оказывает широкая унификация объектов
производства, типизация технологии изготовления изде-
лий, унификация и стандартизация технологической ос-
настки, .применение агрегатного оборудования и средств
механизации и автоматизации производственных процес-
сов, внедрение системы автоматизированной подготовки
производства.
Комплексная механизация и автоматизация производ-
ственных процессов. Автоматизация производственных
процессов изменяет положение человека в производстве.
Применение станков-автоматов, автоматических линий
оставляет за человеком функции управления, наблюдения
и контроля. Уже сейчас многие производственные процес-
сы осуществляются на основе научных методов и средств
без непосредственного участия человека, а в ряде случаев
и функции управления этими процессами переходят к
техническим устройствам. Перспективным направлением
Достижения науки — в производство 81
является широкое применение станков и обрабатывающих
центров с программным управлением, промышленных ро-
ботов и оборудования для автоматически переналаживае-
мых линий.
Повышение качества производства. Новый более вы-
сокий технический уровень производства, растущие запро-
сы советских людей предъявляют высокие требования к
качеству выпускаемой продукции. В связи с этим так
важна задача повышения качества всех видов продукции.
За последние годы в пашей стране улучшились тех-
пико-экономические показатели многих изделий. Большое
количество разных видов промышленной продукции вы-
пускается с государственным Знаком качества. Однако
проблема изготовления надежных, долговечных, удобных
и красивых изделий стоит все еще остро.
В настоящее время вводится единая государственная
система планирования качества продукции. В годовых и
перспективных планах предприятий особо выделяется
показатель объема реализации новых изделий, соответст-
вующих по своим технико-экономическим данным выс-
шим отечественным и мировым образцам. Принято поста-
новление о повышении качества и конкурентоспособно-
сти станкостроения. Строгое выполнение плана по коли-
честву и по качеству не только повысит эффективность
общественного производства, по и даст возможность пол-
нее удовлетворить спрос потребителей. В связи с этим
важное значение приобретает разработка методов опре-
деления конкурентоспособности отечественной продукции
по отношению к лучшим зарубежным образцам, создают-
ся более совершенные методы установления уровня про-
изводства, необходимого для эффективного использова-
ния новейших достижений науки и техники.
УСКОРИТЬ ВНЕДРЕНИЕ
НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК
В ПРОИЗВОДСТВО
Одна из главных проблем управления экономикой в
настоящее время — ускорение внедрения научно-техниче-
ских разработок в производство. От решения этой пробле-
мы зависят темпы научно-технического прогресса.
В. И. Ленин еще в 1918 г. писал, что задача управле-
§2 Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
ния — достичь «наибольшей экономии сил и наиболее
производительного применения народного труда» 2.
Принятое более десяти лет назад постановление
ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мероприятиях
по повышению эффективности работы научных организа-
ций и ускорению использования в народном хозяйстве
достижений науки и техники» явилось основой для пере-
вода машиностроительных министерств на новую систему
планирования, финансирования и экономического стиму-
лирования. Объем научно-исследовательских, опытно-кон-
структорских и технологических работ, их финансирова-
ние были поставлены в прямую зависимость от объема
реализуемой продукции. Для усиления роли экономиче-
ского стимулирования работ по новой технике в научно-
исследовательских, конструкторских, проектно-конструк-
торских и технологических организациях, в производст-
венных и научно-производственных объединениях и на
предприятиях предусмотрено создание фондов развития
организации, фондов материального поощрения и фондов
социально-культурных мероприятий и жилищного строи-
тельства. Размеры этих фондов определяются в зависимо-
сти от экономической эффективности новой техники.
Планирование в условиях новой системы предусмат-
ривает обязательное проведение фундаментальных, теоре-
тических и поисковых научных исследований, а также
научных и конструкторских работ для создания научно-
технического задела. Объем таких работ в машинострои-
тельных министерствах составляет до 20% всего объема
научно-исследовательских и опытно-конструкторских ра-
бот министерств.
Весь экономический механизм новой системы настроев
на сокращение сроков проведения всего цикла работ «от
идеи до внедрения», на ускорение внедрения последних
достижений науки в производство.
В СССР сложилась общегосударственная система
внедрения достижений науки и техники в практику. Она
призвана обеспечить планирование, финансирование, ма-
териально-техническое снабжение, подготовку научных и
инженерно-технических кадров, оперативное руководство
научно-техническим прогрессом. В постановлениях пар-
2 Ленин В. И. Поли. собр. соч. Т. 37. С. $67.
Достижения науки — в производство
83
тии и правительства последних лет обращено внимание
на необходимость оптимального функционирования всех
звеньев сложной цепи, идущей от фундаментальных к
прикладным исследованиям, через разработки, проектиро-
вание и внедрение в производство, а также обратной свя-
зи от производства снова к науке.
Эффективное использование достижений науки и тех-
ники остается сложной проблемой, успешное решение ко-
торой зависит не только от благоприятных общих усло-
вий, но и от конкретных организационных форм связей
между научными учреждениями и промышленными пред-
приятиями.
Поэтому очень актуален сейчас опыт Сибирского от-
деления АН СССР по созданию «пояса внедрения» —
целого ряда специальных конструкторских и конструк-
торско-технологических бюро и опытных производств, ко-
торые создаются вокруг Академгородка. Такой комплекс
научно-исследовательских институтов и конструкторских
бюро, непосредственно связанных с институтами Академии
.наук, призван облегчить прохождение научной разработ-
ки от зарождения идеи до опытного образца и широкого
внедрения в производство.
На эффективность использования результатов исследо-
ваний положительно влияет комплексный подход к ре-
шению проблемы, когда она исследуется и в научно-тех-
ническом, и в социальном, и в экономическом аспекте.
Примером такого комплексного решения может быть
исследовательская работа на Таштагольском руднике в
ИГД СО АН СССР по изучению вибрационных характе-
ристик оборудования шахтного электропривода, вызываю-
щего виброзаболевания у машинистов. Эта работа была
начата физиологами. Выводы их послужили основанием
для изучения коллективом лаборатории пневматических
машин ударного действия и лаборатории механизации
.горных работ индикаторных диаграмм рабочих циклов со-
здаваемых машин и поиска теоретических и технических
решений, сводящих к минимуму опасные вибрации в
Конструкции этих машин. Одновременно начались иссле-
дования в лаборатории управляющих систем по раз-
работке систем автоматического управления электрово-
зами.
В результате были найдены и реализованы в кон-
струкциях рабочее циклы цневматцдерких машищ прц
84 Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
которых вибрационные характеристики не превышали до-
пустимые санитарные нормы.
Так от требований практики родились теоретические
разработки, которые легли в основу создания новых со-
вершенных конструкций горных машин, повышающих
производительность труда и позволяющих решить со-
циальную проблему — защиту горнорабочих от виброза-
болеваний на Таштагольском руднике.
Эта схема связи институт—производство—институт,
по существу, снимает проблему внедрения и предупреж-
дает бесплодность исследований.
Важным средством ускорения реализации достижений
науки является развитие «заводского цеха» нашей науки.
Многие исследования прикладного характера при соот-
ветствующей организации дела рациональнее вести непо-
средственно на производстве. Опыт передовых объедине-
ний («Уралмашзавод», «Сибсельмаш» и др.) убедительно
доказывает высокую эффективность исследований непо-
средственно на производстве. Не случайно сейчас постав-
лен вопрос о значительном расширении исследований и
разработок в самой промышленности, о создании на пред-
приятиях мощной экспериментальной базы. В этой связи
большое значение преобретают научно-производственные
объединения, в которых научному институту отводится
роль головного предприятия. В составе такого объеди-
нения под единым руководством имеются наряду с науч-
но-исследовательским институтом и опытно-конструктор-
ские предприятия. Деятельность их основана на слиянии
научно-исследовательских и опытно-конструкторских ра-
бот, процессов подготовки производства и освоения новой
техники. Эта новая форма соединения науки с производ-
ством преследует цель ускорить создание, освоение и
внедрение новой техники. Сокращению сроков освоения
промышленного выпуска новой техники служит создание
производственных объединений.
Примером может служить деятельность производст-
венного объединения «Белавтомаз». Совместно с Акаде-
мией наук БССР им были разработаны и внедрены в
производство такие технические процессы, как упрочне-
ние поверхности за счет пластической деформации (рабо-
та удостоена Государственной премии БССР), горячее
гидродинамическое выдавливание изделий сложного про-
филя, гидродинамическая штдмповка и др,
Достижения науки — в производство
85
Производственное объединение помогло освоить но-
вую технологию 54 предприятиям страны. Оно ведет ра-
боты по рассчитанной на восемь лет программе создания
и внедрения единой системы тяжелых автотранспорт-
ных машин. Экономический эффект должен составить
1 млрд руб. в год.
Совместно с Институтом проблем надежности и долго-
вечности машин АН БССР разрабатываются стенды и
методики испытаний, создан и внедрен вероятностный ме-
тод расчета деталей машин по динамическим нагрузкам
с использованием ЭВМ. Экономический эффект от внед-
рения исследований составил 1,25 млн руб.
Деятельность многих научно-производственных комп-
лексов и объединений свидетельствует о прогрессивности
этого пути. Как правило, в результате перехода на новые
формы организации и управления сроки освоения вы-
пуска продукции значительно сокращаются, одновремен-
но повышается эффективность использования ассигнова-
ний, более энергично внедряются новые техника и техно-
логия.
Организация использования результатов научных ис-
следований в практике может иметь и схему научно-ис-
следовательский институт—производство. По этой схеме
устанавливаются непосредственные связи с производст-
венными предприятиями, заинтересованными в примене-
нии достижений науки. Примером может служить дея-
тельность Института машиноведения им. А. А. Благо-
нравова АН СССР. Наиболее распространенными формами
внедрения результатов института являются:
а) выполнение работ непосредственно по заказам за-
интересованных организаций и предприятий;
б) совместное проведение исследований по договорам
о научно-техническом сотрудничестве. В данном случае
результаты исследований передаются ряду организаций
для практического использования;
в) широкая публикация результатов работ института,
обеспечивающая научно-техническую общественность ин-
формацией о необходимых методах и средствах для внед-
рения новых достижений в народное хозяйство. Этим
целям служит журнал «Машиноведение», издаваемый
Академией наук СССР;
г) разработка новых ГОСТов и руководящих методи-
чески материалов совместно о Госстандартом СССР;
86
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
Достижения Нйуки — в Производство
87
§§ Иаучнд-тёхническии прогрёсё: стратёгйя й тактика,
д) оказание научно-методической помощи промышлен-
ности в виде консультаций, экспертиз, проведения экспе-
риментов, создания заводских лабораторий и др.
Из года в год Институт машиноведения ведет плано-
мерное внедрение своих научных достижений практи-
чески во всех крупнейших машиностроительных отрас-
лях страны. Результаты научных исследований института
нашли свою реализацию на таких крупнейших пред-
приятиях, как ВАЗ, Ленинградское производственное
объединение «Буревестник», ЗИЛ, Московский станко-
строительный завод им. Серго Орджоникидзе, производст-
венное объединение «Кировский завод», «Уралмашзавод»
и др.
Интересные работы ведет институт и в области сель-
скохозяйственного машиностроения. Они связаны с повы-
шением надежности и долговечности высоконагруженных
узлов комбайна «Нива». Проводятся исследования узлов
трения комбайна «Нива», надежности и прочности несу-
щих элементов конструкции, вибробезопасности системы
машина—человек-оператор, даны новые предложения,
повышающие ресурс этой машины.
Институт машиноведения выполняет работы по хозяй-
ственным договорам с предприятиями, организациями и
объединениями различных министерств и ведомств. Бла-
годаря содружеству с промышленностью институтом впер-
вые в практике отечественного машиностроения получе-
ны данные о напряженном состоянии сложных конструк-
ций при различных режимах их эксплуатации и работе
в экстремальных условиях, что позволило обеспечить
прочность, надежность и долговечность конструкций. Пря-
мое внедрение в промышленность получили созданные в
Институте машиноведения принципиально новые анти-
фрикционные материалы, позволившие в несколько раз
повысить долговечность узлов трения машин.
Можно и дальше продолжить перечень примеров вы-
сокой эффективности содружества института с производ-
ством, с отраслевыми научно-исследовательскими и кон-
структорскими организациями по созданию новых прибо-
ров и экспериментальных комплексов. Такие работы
дают ежегодно народному хозяйству страны многомил-
лионный экономический эффект, не говоря уже о со-
циальном.
Особенно полезны прямые связи науки с промышлеп-
Достижения науки—в производство
89
ностью в тех случаях, когда наука, помогая промышлен-
ности, получает от нее необходимые экспериментальные
данные, реализует широкие возможности для проведения
исследований на натурных образцах новых машин в
реальных эксплуатационных условиях.
РЕАЛИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Ускорение темпов научно-технического прогресса по-
рождает новые аспекты проблемы внедрения результатов
научно-исследовательских и опытно-конструкторских
работ.
Народное хозяйство несет потери из-за того, что систе-
ма управления внедрением научно-технических исследо-
ваний в производство не всегда соответствует современ-
ным требованиям научно-технической революции. Оче-
видно, организационные формы и методы внедрения
также подвержены моральному старению. Это ведет к
тому, что часть научных разработок остается не внедрен-
ной в производство. Внедрение многих разработок превы-
шает нормативные сроки, тем самым приводя к их мо-
ральному старению уже на этапе внедрения.
На современном этапе научно-технического прогресса
проявляются следующие закономерности:
— возрастание требований к критериям таких поня-
тий, как «научно-технические достижения», «новая тех-
ника», «научно-технические разработки»;
— рост сложности научно-технических разработок,
что затрудняет их внедрение в производство и повышает
стоимость;
— повышение требований к качеству продукции;
— сокращение сроков морального старения научно-
технических разработок;
— возрастание числа научно-технических разработок
и объема работ по внедрению их в производство, что обу-
словливает необходимость выделения особых функций
управления по внедрению;
— усложнение связей как по вертикали (заказчик-
исполнитель), так и по горизонтали (связи на одном
уровне), что требует оперативной координации действий;
— возрастание роли серийного производства;
— ускоренное внедрение результатов научных иссле-
дований в производство,
90
Научно-технический прогресс: стратегия и тактика
Этот процесс требует оперативной перестройки органи-
зационной, технической, информационной и социальной
базы разработчиков, производителей и потребителей.
Внедрение результатов научных исследований — комп-
лексное понятие, характеризующее степень использова-
ния новых достижений науки и техники в производст-
венном процессе при минимальных трудовых, материаль-
ных и финансовых затратах.
Проблема использования достижений науки и техни-
ки в народном хозяйстве часто оказывается слабым зве-
ном в цепи, соединяющей науку с производством. Резуль-
таты многих научных исследований осваиваются медлен-
ными темпами, что ведет к моральному устареванию
техники еще на этапе ее внедрения.
Готовность результатов исследований и разработок к
промышленному применению означает передачу для се-
рийного производства образцов техники или технологии,
соответствующих уровню мировых достижений, конкрет-
ным производственным условиям предприятия-изготови-
теля и заказам потребителей. На практике это достигает-
ся далеко не всегда. Очень часто не в полной мере
выполняются задания народнохозяйственного плана по
выпуску новых видов продукции и освоению прогрессив-
ных технологических процессов.
Трудности на пути внедрения научно-технических до-
стижений в практику обусловлены рядом факторов:
— углубление и комплексность новых знаний ведут к
усложнению и удорожанию разрабатываемых машин, при-
боров, материалов и других технических средств. Но ре-
сурсы, которые может направить общество в данный мо-
мент на получение новых знаний и их применение в
производстве, ограничены. Их всегда меньше, чем нужно
для полного использования всех имеющихся знаний па
практике;
— внедрение новой техники требует систематической
перестройки производства и возрастающих капиталовло-
жений;
— отсутствие в ряде случаев на предприятиях опыт-
ных производств и резервных мощностей, необходимых
для проведения подготовительных работ по внедрению;
— недостаточность экономического стимулирования и
финансирования этапа внедрения научных исследований
в производство;
Достижения науки — в производство
91
— наличие межведомственных барьеров как между
самими разработчиками, так и между разработчиками и
заказчиками, что приводит к дублированию работ, удли-
нению сроков и пр.;
— имеющиеся недостатки в планировании внедрения
научно-технических разработок в производство, отсутст-
вие в планах всех уровней управления показателей, ха-
рактеризующих эффективность самого процесса внедре-
ния, нечеткость в распределении задач и функций между
исполнителями и заказчиками;
— недостаточность капитальных вложений на этапе
внедрения результатов научных исследований в произ-
водство, чем обусловлена слабая техническая и организа-
ционная база этого этапа.
В последние годы все чаще подвергается критике рас-
пространенный термин «вредрение» достижений науки и
техники.
Можно утверждать, что сейчас создаются условия для
того, чтобы «внедрение» заменить планомерной реализа-
цией результатов научных исследований в народном хо-
зяйстве. Внедрение отражает существование противоречия
между необходимостью ускорения научно-технического
прогресса и стремлением предприятий к стабильности
производства, порождающим сопротивление перестройке
производственного процесса. При этом противоречия вы-
званы невысоким уровнем организации и экономического
управления этими процессами.
Нужно отметить, что экономическая устойчивость есть
необходимое условие нормального функционирования
предприятия. И здесь главный показатель — его рента-
бельность. Уже упоминалось, что перестройка производст-
ва и издержки освоения новой техники в первый период
ее внедрения приводят к падению рентабельности. Сам
процесс перестройки производства неизбежно вызывает
значительные технологические, материально-технические,
организационные и другие трудности. Это свойственно
производству при внедрении новой техники. Предприятие
должно иметь возможность в этом случае получать фи-
нансовые средства (за счет централизованных фондов,
кредита и собственных ресурсов), достаточные для покры-
тия повышенных затрат периода освоения новой техники.
Должны быть подготовлены необходимые для обеспечения
этих работ 'материально-технические средства, проведена
92
Научно-технический прогрёсс! стратегия и тактикА
технологическая и организационная перестройка произ-
водственного процесса, обучены кадры работников, кото-
рые будут производить и осваивать новую технику.
Задача сегодняшнего дня — разработать систему пока-
зателей этапа внедрения, характеризующую эффектив-
ность как внедряемых разработок, так и самого процесса
внедрения. В этой системе показателей должны учиты-
ваться масштабы, скорость внедрения, необходимые за-
траты и пр. На этапе внедрения необходимо также
совершенствовать информационную систему, в функции
которой входит обеспечение оперативного контроля, коор-
динация работ и др.
Очень важна организация управления процессами
внедрения научных исследований и их планирования на
основе специальных органов управления. Их роль заклю-
чается в формировании, планировании, координации, ре-
гулировании, учете и контроле как по вертикали, так и
по горизонтали. Образование крупных промышленных
комплексов, способствующих внедрению результатов науч-
ных исследований в производство, увеличивает потреб-
ность в четком механизме распределения ответственно-
сти, прав и обязанностей исполнителей и заказчиков,
участвующих во внедрении.
В настоящее время очень остро встал вопрос о созда-
нии гибкого организационно-экономического механизма
внедрения научно-технических разработок в производство.
Само внедрение можно рассматривать как особый про-
цесс, представляющий комплекс взаимосвязанных органи-
зационно-экономических, научно-технических и социаль-
ных мероприятий, происходящих в определенной после-
довательности.
Этот этап обладает своей спецификой: разработчики и
изготовители участвуют во внедрении; возможна неопре-
деленность результатов некоторых работ и др. В связи с
этим имеет смысл при планировании данного этапа ис-
пользовать программно-целевой метод. В составлении
программ внедрения должны участвовать разработчики,
изготовители и потребители, с тем чтобы совместно
сформировать общие и частные цели, а также пути их
достижения на основе имеющихся ресурсов.
II.
МАШИНОСТРОЕНИЕ
И МАШИНОВЕДЕНИЕ:
ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И НАУКА
В СТРАТЕГИИ УСКОРЕНИЯ1
В современной экономике комплексу отраслей про-
мышленности, изготавливающих орудия труда, а также
разнообразные предметы потребления и продукцию обо-
ронного назначения, объединяемому общим понятием
машиностроение, принадлежит особое место. От уровня
развития его в решающей степени зависят производи-
тельность общественного труда, технический прогресс, ма-
териальное благосостояние народа и обороноспособность
страны.
Как известно, па XXVII съезде КПСС поставлена
задача — осуществить переход к качественно новому со-
стоянию общества, к высшей организации и эффектив-
ности экономики со всесторонне развитыми производи-
тельными силами, зрелыми социалистическими производ-
ственными отношениями и по-новому отлаженным хозяй-
ственным механизмом. Это предполагает опережающее
развитие машиностроения как материальной основы тех-
нического перевооружения народного хозяйства. «Ясно,—
отметил на съезде М. С. Горбачев,— что эффективность
реконструкции, темпы экономического роста в решающей
мере зависят от машиностроения. Именно в нем материа-
лизуются основополагающие научно-технические идеи,
создаются новые орудия труда, системы машин, опреде-
ляющие прогресс в других отраслях народного хозяйства.
Здесь закладываются основы широкого выхода на прин-
ципиально новые, ресурсосберегающие технологии, повы-
шения производительности труда и качества продукции».
Уже на апрельском (1985 г.) Пленуме ЦК КПСС
было подчеркнуто, что в двенадцатой пятилетке развитию
машиностроения должен быть придан приоритетный ха-
1 Коммунист. 1986. № 6. С. 36-47.
Й4 Машиностроение и машина ведение: проблемы развития
рактер. Требуется в полтора-два раза ускорить темпы
роста этой отрасли и притом быстро перейти на выпуск
новых поколений машин и оборудования, которые спо-
собны обеспечить внедрение прогрессивной технологии,
многократно повысить производительность труда, снизить
материалоемкость, поднять фондоотдачу. Принято поста-
новление о дальнейшем развитии машиностроения —
фактически это общегосударственная программа модер-
низации важнейшего сектора индустрии. Новые задачи,
стоящие перед ним, потребовали улучшения управления
этой важной отраслью. Было образовано Бюро Совета
Министров СССР по машиностроению — единый орган
управления.
К сожалению, в течение длительного времени Госплан
СССР и другие центральные экономические органы, на
словах отдавая должное машиностроению, на деле не
выделяли для его развития достаточных средств. Из всех
производственных капитальных вложений в одиннадцатой
пятилетке в гражданское машиностроение было направ-
лено лишь около 5%. На совещании в ЦК КПСС по во-
просам ускорения научно-технического прогресса в июне
1985 г. отмечалось, что в тяжелое и транспортное ма-
шиностроение вкладывалось в 28 раз меньше средств,
чем в отрасли, для которых оно изготовляет машины,
а в машиностроение для сельского хозяйства — в 18 раз,
в производство машин и оборудования для легкой и ни-
шевой промышленности — в 23 раза, в химическое и неф-
тяное машиностроение — в 47 раз меньше. Пропорции
явно ненормальные.
Вопрос об изменении отношения к машиностроитель-
ному комплексу чрезвычайно актуален. Перестройка ин-
вестиционной и структурной политики предусматривает
перераспределение капитальных вложений в пользу
машиностроительных отраслей. Для гражданских маши-
ностроительных министерств эти вложения увеличивают-
ся в 1,8—2 раза по сравнению с одиннадцатой пятилет-
кой. Обновление активной части производственных ос-
новных фондов должно быть доведено до 10—12% еже-
годно. Коренная реконструкция машиностроения будет
осуществляться на базе опережающего развития станко-
строения, производства вычислительной техники, прибо-
ростроения, электротехнической и электронной промыш-
ленности, причем опережение темпов прироста выпуска
Машиностроение и наука в стратегии ускорения
95
продукции в этих отраслях установлено в 1,3—1,6 раза
по сравнению со средними по машиностроению в целом.
Темпы роста этой отрасли народного хозяйства в две-
надцатой пятилетке будут в 1,9 раза выше, чем в общем
по всей промышленности. Это усилит ведущие позиции
машиностроения в народном хозяйстве.
Предстоит изменение структуры машиностроительно-
го производства, повышение качественных характеристик
машин и оборудования. Ежегодное обновление машино-
строительной продукции намечено довести к 1990 г.
до 13% против 4,5% в 1985 г. В условиях опережающего
роста машиностроения это подведет реальную базу под
техническое перевооружение производственного аппарата
страны на современной основе. «Нарастающий поток тех-
ники новых поколений создаст условия для коренного пе-
ревооружения народного хозяйства, роста его эффектив-
ности,—сказал на съезде М. С. Горбачев.—В резуль-
тате мы сможем в расчете на год экономить труд около
12 миллионов человек, свыше 100 миллионов тонн топ-
лива, получить эффект па многие миллиарды рублей».
Поставлена задача сократить в 3—4 раза сроки разра-
ботки и освоения новой техники, причем обеспечить, что-
бы все вновь осваиваемые виды техники по производи-
тельности и надежности превосходили не менее чем в
1,5—2 раза выпускаемую аналогичную продукцию.
Каковы главные направления прогресса в машино-
строении? Это:
— техническое совершенствование и обновление кон-
струкций в условиях непрерывно возрастающих и услож-
няющихся требований;
— повышение в экономически оправданных пределах
единичных мощностей машин и оборудования;
— уменьшение затрат на производство их в расчете
па единицу производительности;
— снижение удельной металлоемкости и энергопо-
требления машин и оборудования;
— повышение ресурса и надежности машин, аппара-
тов, технологических блоков и целых производственных
систем;
— применение новейших видов технологических one-’
щщий, основанных на физических и? физико-химических
пилениях;
96
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
— комплексная механизация и автоматизация техно-
логических процессов;
— реализация прогрессивных экономических и техни-
ко-экономических решений, повышающих эффективность
практического использования достижений науки и тех-
ники.
Суммарным результатом этих направлений должно
быть обеспечение главного из показателей промыш-
ленного прогресса — роста производительности труда.
Он должен составить в машиностроении за новую пяти-
летку 39—43% при снижении себестоимости продукции
па 9—11%.
Курс па ускорение развития машиностроительного
производства диктует необходимость широко внедрять
гибкие переналаживаемые производства и системы авто-
матического проектирования, автоматические линии,
машины и оборудование со встроенными средствами
микропроцессорной техники, многооперациопные станки с
числовым программным управлением, робототехнические,
роторные и роторно-конвейерные комплексы. Важная
особенность нового этапа развития данной отрасли —
переход на комплектную поставку технологических си-
стем и комплексов машин. Предусмотрено наращивание
выпуска высокопроизводительных машин и оборудования,
предназначенных для эксплуатации в Сибири, на Даль-
нем Востоке и Крайнем Севере.
Сегодняшняя реконструкция машиностроительного
производства выдвигает требование коренного улучшения
капитального строительства, подъема на новый уровень
всего строительного комплекса, существенного совершен-
ствования экономики и организации самого производства,
сокращения инвестиционного цикла.
В свете сказанного должно быть попятно, какой широ-
кий фронт поисковых и исследовательских задач откры-
вается перед наукой. Она должна энергично повернуться
к нуждам технического перевооружения народного хо-
зяйства, теснее сомкнуться с производством, использовать
в этих целях новые, оправдавшие себя формы интегра-
ции и взаимодействия, умножить усилия по ускорению
реализации достижений в промышленной практике, по-
высить творческую отдачу научных учреждений и вузов,
улучшить подготовку повой смены специалистов.
Эти вопросы были предметом активного обсуждения
Выступление вице-президента АН СССР академика К» В. Фролова
на XXVII съезде КПСС
Республика Куба. Знакомство с научными исследованиями
Подписание ©оглашения о научно-техническом сотрудничестве
между Академией наук СССР и Академией наук Венгрии
Выездная сессия Отделения проблем машиностроения, механики
и процессов управления
Отработка эксперимента
Профессор Тесар (США) в Институте машиноведения
4^
Идет заседание Международной федерации
по теории механизмов и машин
Президиум симпозиума «Человек и вибрация»
Машиностроение и наука в стратегии ускорения
97
ученых на состоявшемся недавно годичном Общем собра-
нии Академии наук СССР. На нем подчеркивалось, что
главное сегодня состоит в том, чтобы привести в дейст-
вие факторы интенсификации самой научной деятельно-
сти, добиться быстрейшего технологического применения
нового знания, ускорить процесс движения по цепочке —
ОТ фундаментальных исследований к прикладным, от
них — к опытно-конструкторским разработкам и внедре-
нию новой техники в производство. На этом собрании
было принято решение об организации Отделения про-
блем машиностроения, механики и процессов управления
ЛИ СССР. На него возложены задачи фундаментальных
исследований и разработок современных технических си-
стем, поиски новых путей и методов совершенствования
машин, решение актуальных научных проблем машино-
строения.
Чего греха таить, в течение ряда лет установилось
неправильное отношение к месту и роли технических
наук в фундаментальной области знаний. Ряд институтов
технического профиля был выведен из состава Академии
паук СССР. Часть из них многократно передавалась из
одного ведомства в другое и утратила глубину и перспек-
тиву- своих исследований, растеряла творческие кадры.
Вместе с тем разрасталась сеть скороспелых отраслевых
ПИИ, в которых не было научных школ, традиций, хо-
рошей экспериментальной базы, и, естественно, от них
трудно было ожидать существенных новых результатов.
Ито нанесло определенный ущерб и науке, и техническо-
му прогрессу.
Разумеется, сказанным не умаляются достоинства
прекрасных отраслевых институтов, научные школы ко-
торых. формировались десятилетиями. Например, Инсти-
тут атомной энергии им. И. В. Курчатова, ЦАГИ, ВНИИ-
hl птмаш и ряд других, чьи достижения снискали мировую
пипостиость.
Однако сам факт, что поиски решения многих фунда-
ментальных технических и технологических проблем ма-
шиностроения, в общем, оказались за академическими
стопами, нельзя признать нормальным. Организацией но-
вого отделения АН СССР и его научных центров в про-
мышленно развитых регионах страны положение выправ-
4Н0ТСЯ.
К работе по важнейшей машиностроительной темати-
Н, В. Фролов
98
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ке приступили недавно образованные институты АН СССР
в Ленинграде, Свердловске, Уфе и Горьком.
Принципиально важно, что для ускорения внедрения
научных исследований организован ряд лабораторий ин-
ститутов академии непосредственно на ведущих маши-
ностроительных заводах.
Академии наук СССР предстоит и дальше развивать
прямые контакты с промышленностью. Это не только
способствует более эффективному использованию научно-
го потенциала, но и катализирует ее собственные поиски,
наталкивает ученых на новые задачи и вопросы, решение
которых требует фундаментального подхода.
Машиностроение, прямо скажем, нуждается в дейст-
венной помощи со стороны науки — без должной разра-
ботки теоретических проблем, связанных с обновлением
технологической базы, без исследований структуры и
свойств прогрессивных конструкционных и других мате-
риалов, без изыскания новых путей обеспечения их эф-
фективности, без освоения глубинных явлений материи в
плане их технической утилизации ныне невозможно про-
двигать данную отрасль вперед. Поэтому закономерно
формирование органичного комплекса научных дисцип-
лин, объединенных понятием «машиноведение»,— оно
призвано определять направления перспективных поисков
и путей оптимального достижения цели в создании новых
машин и систем машин, оборудования, приборов — высо-
конадежных, энергонасыщенных и одновременно эконо-
мичных, эстетичных по своему внешнему виду, безопас-
ных в эксплуатации.
Как известно, успехи современного машиноведения,
существенно обогатившегося в последние годы фундамен-
тальными достижениями в области физики, механики,
химии, электроники, вычислительной техники, автомати-
ческого управления и т. д., обеспечили значительный
прогресс отечественного машиностроения. Советскими
учеными и специалистами созданы совершенные автома-
тические линии и машины-автоматы, развивается робото-
строение, внедряются системы гибких автоматизирован-
ных производств. Больше уделяется внимания сущест-
венному улучшению качества выпускаемых машин, отве-
чающих современным требованиям надежности и без-
опасности, а также разработке принципиально новых ма-
шин будущих поколений,
Машиностроение и наука в стратегии ускорения 99
Но это не может нас сегодня удовлетворить. Не сек-
рет, что достижения науки в области создания и совер-
шенствования машин, приборов, механизмов, разработки
эффективных методов их проектирования, изготовления и
эксплуатации не всегда оказываются достоянием широкой
п 11жоиерной общественности, непосредственных соз дате-
Jiini повой техники. Несмотря на то что нередко крупные
рпиультаты машиноведения представлены в статьях тема-
I пинских сборников, на страницах академических журна-
чШ1, в трудах различных конференций и симпозиумов,
п заявках на изобретения, в кандидатских и докторских
диссертациях, монографиях, они в течение многих лет не
шшлощаются в опытно-промышленных образцах и тем
ШШОО в серийном исполнении. При этом машинострои-
гпльлые министерства в ряде случаев становились на
путь закупок за рубежом относительно новой (хотя и не
по самому последнему слову) техники, а собственные
ьрунные отечественные достижения игнорировались или
шчшивались непозволительно вяло. Такой порочной прак-
111 ко пора положить конец.
Из сравнительно новых и вместе с тем быстроразви-
шпощихся направлений современной техники назову,
К примеру, вибрационные машины. С помощью вибрации
стаж осуществлять транспортировку, перемещение и
гminрацию разнообразных веществ, размерную обработку
1шпструкционных материалов, подготовку дисперсных
грпд для реализации или интенсификации того или иного
п о логического процесса и т. д. Теория этой техники,
пппмотря на внешнюю конструктивную простоту ее ис-
пил пения, довольно сложна, ее разработка потребовала
применения аппарата нелинейной механики и использо-
ийппя в большом объеме вычислительной техники. Теоре-
ншпские решения позволили создать удачные опытные
нпрпзцы разнообразных вибрационных устройств (они
пмшотся, в частности, в Институте машиноведения
АП СССР, Институте Механобр и др.). Однако серийное
пршшводство перспективных машин этого принципа дей-
। ниш осуществляется медленно. То же самое можно ска-
irt'i'h и: о высокопроизводительном оборудовании, работаю-
щем па волновых принципах.
Но нашли еще широкого практического применения в
мгнпмпостроительных отраслях и созданные советскими
VIиными эффективные методы ультразвуковой обработки
4*
100 Машиностроение и машиноведение: проблемы развитий
материалов при адаптивном управлении, способы исполь-
зования сверхпластичности и электропластичности метал-
лов, самораспространяющегося высокотемпературного
синтеза и др. Из-за нашей нерасторопности нередки
случаи опережающего использования на Западе предло-
жений и идей советских ученых, что совершенно недопус-
тимо.
Когда мы говорим об использовании важнейших до-
стижений естествознания, конструкторской мысли и тех-
нологического опыта, учета современных экономических,
социальных, эргономических и экологических требова-
ний при создании технических систем качественно ново-
го уровня, то тем самым подразумеваем комплексность
проблем, требующих решения в процессе проектирования
машин, механизмов, оборудования и т. д. И именно на
стадии проектирования уже закладываются решения за-
дач обеспечения качества конструкций. Тут должно быть
учтено большое число часто весьма противоречивых фак-
торов. Так, у каждой машины должны быть минимальная
масса и достаточная надежность, быстроходность и тре-
буемая динамическая нагруженность, малая стоимость и
большая долговечность и т. д. Другими словами, при со-
здании новых машин должен быть осуществлен выбор их
оптимальных параметров — структурных, кинематиче-
ских, динамических, эксплуатационных, наилучшим обра-
зом удовлетворяющих предъявляемым требованиям. Эту
задачу при существующей практике проектирования ре-
шают, прорабатывая несколько альтернативных вариан-
тов с выполнением соответствующих расчетов. Но тради-
ционные способы выбора здесь не годятся, так как, на-
пример, если придать каждому из 10 параметров по
10 различных значений, то пришлось бы рассмотреть
1010 вариантов, что непосильно даже для современных
ЭВМ. Поэтому ученым пришлось разработать специальные
методы постановки и решения задач оптимального про-
ектирования с использованием диалога человек-ЭВМ. Это
позволило одновременно взвешивать и сопоставлять мно-
жество противоречивых критериев и привело к созданию
качественно нового способа проектирования весьма слож-
ных конструкций.
Проектирование современных машин, достижение оп-
тимальности характеристик, требуя учета возрастающего
разнообразия типов комплектующего оборудования, мате-
Машиностроение и наукй в стратегии ускорения 161
риалов и технологий, превращается во все более сложный
и трудоемкий процесс в условиях непрерывного возраста-
ния объема информации. Увеличивается время проекти-
рования конструкций машин и прочих технических си-
стем. В сферу проектирования вовлекается все большее
число людей. По опубликованным данным, около 90%
времени, затрачиваемого на проектирование, идет на
поиск информации, выполнение стандартных расчетов,
оформление результатов и т. д., т. е. па работу, которая
уже сегодня может быть переложена на вычислительную
технику и различные автоматические устройства обработ-
ки символьной, чертежной, графической информации.
И лишь 10% — на творческие операции.
Не вполне удовлетворительное качество инженерного
проектирования привело к целой индустрии, связанной с
испытанием технических систем и технологической до-
водкой их, к разработке множества систем контроля ка-
чества, к увеличению сроков освоения новых изделий и
систем. Во многих промышленных отраслях затраты на
системы испытания и контроля качества достигают
30% трудоемкости изготовления изделий. Поэтому ло-
гично причислить к затратам на проектирование и те ре-
сурсы, которые расходуются на устранение ошибок и
неэффективных решений, невольно закладываемых в раз-
рабатываемые традиционными методами проекты.
В результате во весь рост встала острая проблема ко-
ронной перестройки всей технологии проектирования,
Максимальной его автоматизации. В последнее время, на-
пример, в моторостроении — важной подотрасли Минавто-
IIрома, Минтяжмаша, Минсельхозмаша — начинают раз-
вертываться работы по созданию автоматизированных
систем расчета и проектирования двигателей внутренного
сгорания. Однако пока эти работы ведутся малыми сила-
ми, при отсутствии межотраслевой кооперации. Академии
паук совместно с заинтересованными министерствами и
недавно образованным Госкомитетом по вычислительной
технике и информатике предстоит на основе обобщения
опыта других отраслей разработать и осуществить меро-
приятия по активизации создания и внедрения автомати-
зированных комплексных систем проектирования, иссле-
дования и конструкторской отработки двигателей внут-
реннего сгорания, а также по формированию соответст-
вующей мощной вычислительной базы. Целесообразно
102 Машиностроение и машиноведение: проблемы развитая
организовать под научно-методическим руководством
Академии наук межотраслевой центр программного обес-
печения систем автоматизированного проектирования и
гибких автоматизированных производств.
Прогресс в машиностроении основывается не только
на новых проектно-конструкторских решениях, но и в
значительной мере на прогрессивных технологиях, обес-
печивающих необходимые ресурсы и надежность машин
и оборудования. Возрастающее значение этих показате-
лей обусловлено непрерывным ростом требований к ка-
честву современной техники при одновременном ее
усложнении.
Надежность — понятие комплексное, оно включает в
себя, как известно, не только безотказность и долговеч-
ность, но и ремонтопригодность, и сохранность — словом,
свойства, определяющие эффективность использования
техники и сохранение качества изделий в заданных усло-
виях эксплуатации.
Должный уровень надежности предусматривается уже
на стадии проектирования машин, но все же обеспечи-
вается она главным образом при изготовлении их, что
определяет ее практически полную зависимость от техно-
логии. Поэтому, кроме достаточно разработанных к на-
стоящему времени фундаментальных основ теории надеж-
ности — методов детерминированного и стохастического
анализа, методов подобия и т. д., необходимо поднять на
должный уровень и довести до широкого использования в
основных отраслях машиностроения методы и средства
обеспечения и поддержания надежности, а также продле-
ния срока службы машин и оборудования. Это должно
быть реализовано с учетом эргономических и экологиче-
ских факторов на основе результатов глубоких исследова-
ний систем человек—машина—среда.
Следует отметить, однако, что трудности в ускоренной
реализации имеющихся прогрессивных конструкторских,
технологических и материаловедческих решений, обеспе-
чивающих высокий уровень качества изделий машино-
строения, в значительной мере обусловлены существенны-
ми проблемами и в комплектовании квалифицированны-
ми кадрами, и в оснащении опытно-экспериментальной
базы.
Это в первую очередь относится к таким отраслям,
как машиностроение для легкой и пищевой промышлеп-
Машиностроение и наука в стратегии ускорения
103
пости, сельскохозяйственное, строительно-дорожное, гор-
ное, лесное машиностроение.
Приходится признать, что фактические показатели
надежности некоторых отечественных изделий в ряде
случаев оказываются ниже регламентированных стандар-
тами показателей. Анализ причин отказов показывает,
что значительная часть их происходит из-за нарушения
технологической дисциплины, а также правил эксплуата-
ции. Кроме того, согласно экспертным оценкам, имеет
место большой ущерб от коррозии в химической и нефте-
химической промышленности, при добыче и транспорти-
ровке нефти и газа, в энергетике, сельском хозяйстве, на
железнодорожном транспорте.
На протяжении многих лет практически не сокра-
щается величина простоев, связанных с внезапными от-
казами и текущим ремонтом многих массовых видов ма-
шин и оборудования.
На нынешнем этапе научно-технической революции
проблема трудовых ресурсов решается за счет комплекс-
ной автоматизации производства, автоматизации и меха-
низации трудоемких работ. Это приводит к тому, что
народное хозяйство насыщается сложными машинами и
агрегатами, которые требуют дополнительных затрат на
техническое обслуживание и более сложный ремонт. Если
ПО добиться необходимого уровня надежности и требуемо-
го срока безотказной работы изделий, эти затраты возра-
стут еще больше. Поэтому использование новейших до-
стижений науки при создании надежных машин и конст-
рукций превращается в важный инструмент решения
проблемы экономии рабочей силы как в производстве,
гак и в сфере технического обслуживания и ремонта.
В этой связи уместно отметить, что в Институте ма-
шиноведения выполнен ряд фундаментальных работ, со-
здающих научную базу для обеспечения надежности ма-
шин и механизмов. Совместно с НИИ и КБ отраслей раз-
работаны критериальные уравнения, нормы расчета проч-
ности, износостойкости, ресурса и вибробезопасности тех-
нических систем. Эти разработки внедряются при созда-
нии атомных реакторов, тепловых энергоустановок, ответ-
гтпопного технологического- оборудования. Использование
при, этом достижений молодой науки — механики разру-
шения — позволяет решить проблему нормирования до-
пустимости дефектов в конструкциях в зависимости от
104 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
степени нагружепности и уровня использования неразру-
шающего контроля. В ИМАШ АН СССР созданы образ-
цы оригинальных самосмазывающихся, антифрикционных
и фрикционных материалов. Разработаны также методы
и средства смазки газом, водой и др. Ученые института
синтезировали новые присадки к маслам, позволяющие
существенно повысить износостойкость деталей машин.
Опираясь на результаты научных исследований, машино-
строительная промышленность уже сейчас выпускает це-
лый ряд весьма надежных и долговечных изделий. Одна-
ко вопрос широкого внедрения прогрессивных технико-
технологических решений продолжает быть очень острым.
Подсистема
Заутреннего
2%з
^;о,дд
Ж
0,0
Подсистема нарро/сноео контроля
ПЗтоматы
подсистемы
контроля
оаны
патррдкоб
3,23
-i-.
Пуль то дня
Установка
типа УДФ
для автоматиче-
ского
ультразвукового
контроля корпуса
реактора
и его сварных
соединений,
внедренная
на атомной
электростанций
«Ловииза»
(Финляндия)
Машиностроение и наука в Стратегии ускоренна
10Ь
Недостаточное распространение получили методы по-
верхностного упрочнения, позволяющие повысить при пра-
вильно выбранных режимах технологического процесса
предел выносливости деталей в 2—3 раза при одновремен-
ном увеличении износостойкости. К таким методам отно-
сятся как традиционные (химико-термическая обработка,
поверхностное пластическое деформирование, поверхно-
стная закалка), так и новые (плазменное напыление, ла-
зерная обработка, ионная имплантация и др.).
Отработка па надежность вновь проектируемых (или
Модернизируемых) машин и оборудования зачастую за-
труднена из-за отсутствия у разработчика исчерпываю-
щей информации о надежности составных частей изделий
(в первую очередь типовых деталей и узлов) при различ-
ных условиях эксплуатации и режима нагружения. Ра-
бота по обобщению весьма ценной эксплуатационной ин-
формации о надежности в межотраслевом масштабе не
проводится. Эту работу должен бы взять па себя Гос-
стандарт СССР.
Существующие правовые и нормативно-технические
документы не охватывают все случаи установления га-
рантийных сроков, в том числе вопросы о соотношении
гарантийных сроков на продукцию и на комплектующие
изделия к ней, гарантийного срока и показателей надеж-
ности. Изготовитель не несет материальной ответствен-
ности за несоблюдение показателей надежности в гаран-
тийный период.
В машиностроении организация работ по повышению
надежности изделий и организация служб надежности
строится на различных принципах и в основном на ини-
циативных началах. Не разработаны нормативные доку-
менты, регламентирующие структуру, штаты и состав
работ по повышению надежности машин и оборудования
(кроме рекомендательных методических материалов, ко-
торые полезны, но не обязательны к исполнению).
Важными факторами обеспечения выпуска высокока-
чественной машиностроительной продукции при одновре-
менном снижении материалоемкости производства и тру-
дозатрат выступают стандартизация и унификация, тех-
ническая диагностика и метрология. Известно, что слабое
метрологическое обеспечение как процессов производст-
НП изделий, так и ремонта и эксплуатации — одна из ос-
новных причин необъективной оценки качества изделий
10б Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
в результате недостоверной информации. Устанавливае-
мые сроки периодической проверки средств измерений,
контроля, диагностики и испытаний должны иметь доста-
точную научную основу.
К сожалению, в ряде отраслей машиностроения все
еще недостаточно используются методы и средства анали-
за технического состояния объектов техники: при разра-
ботке конструкций машин, оборудования и технологиче-
ских систем не предусматриваются встроенные средства
диагностирования, а также другие мероприятия по повы-
шению контролепригодности технических объектов. Необ-
ходимо в кратчайшие сроки наладить серийное производ-
ство высококачественных средств диагностики в требуе-
мых объемах и номенклатуре.
По сложившейся практике на большинстве машино-
строительных предприятий сосредоточено производство
всей гаммы необходимых деталей и узлов машин, хотя
многие из них носят внутри- или межотраслевой харак-
тер; это — топливная аппаратура, узлы гидравлики и
пневматики, подшипники скольжения, тормоза, муфты,
крепеж, виброгаситель, уплотнители и т. п. Отсутствие
должной специализации как при производстве, так и при
исследованиях и разработках таких изделий приводит не
только к их низкой надежности, но и неоправданно завы-
шенным затратам на их изготовление.
Ремонтные предприятия, по существу, снимают боль-
шую часть ответственности с изготовителей за выпуск,
а с потребителей за эксплуатацию машин. Представляет-
ся, что настало время существенно расширить практику
ремонта машин самим заводом-изготовителем.
Сохраняется многолетняя диспропорция между вы-
пуском машин в целом и запчастей к ним, причем эта
ошибка неизменно повторяется применительно к каждой
новой модели машины. Также по традиции имеет место
приоритетность выпуска машин в целом по отношению к
выпуску запчастей — последний психологически и эконо-
мически воспринимается как дело второстепенной важ-
ности.
До сих пор отсутствует отработанная система мораль-
ного и материального поощрения за работу по обеспече-
нию необходимого уровня надежности и внедрению изде-
лий с повышенным ресурсом и улучшенными эксплуата-
ционно-техническими характеристиками. В условиях
Машиностроение и наука в стратегии ускорения
107
ускорения научно-технического прогресса в машинострое-
нии показатели надежности, металлоемкости и энергопо-
требления выпускаемых машин должны стать основными
при оценке деятельности промышленных предприятий.
Огромные возможности достижения высокого уровня
качества машин па основе результатов фундаментальных
и прикладных исследований в ряде отраслей машино-
строения используются недостаточно; во многих случаях
применяются устаревшие нормы прочности, слабо распро-
страняется опыт передовых отраслей, уверенно исполь-
зующих в серийном производстве новейшие материалы и
технологии.
Решение проблемы надежности машин должно осу-
ществляться в теснейшей связи со снижением металлоем-
кости на основе внедрения прогрессивных методов расче-
та, уменьшения неоправданных запасов прочности, увели-
чения масштабов промышленного выпуска и применения
композиционных материалов, широкого использования
эффективных способов защиты и упрочнения поверх-
ности деталей машин и элементов конструкций.
Необходимо уделить больше внимания развитию три-
бологии — науке, изучающей трение, смазку и износ ма-
шин. Без использования ее рекомендаций невозможно ре-
шать сегодня вопросы надежности узлов трения, от кото-
рых в большинстве случаев зависит общий ресурс машин.
В последнее время ряд академических институтов,
в частности Институт машиноведения им. А. А. Благо-
нравова, существенно расширили и углубили целенаправ-
ленные исследования в области надежности, развивая и
укрепляя научные контакты с такими ведущими науч-
ными центрами, как ЦАГИ, МВТУ им. Н. Э. Баумана,
ЦНИИ им. А. Н. Крылова, ЦНИИТМАШ и др., а также
с головными конструкторскими бюро передовых отраслей
машиностроения. Научные советы АН СССР, в частности
Совет по проблемам машиностроения и технологическим
процессам, семинары по машиноведению ведут система-
тическую работу по координации научных исследований
в данном направлении.
На научной сессии по проблеме надежности в маши-
ностроении, проведенной Отделением механики и процес-
сов управления АН СССР совместно с предствителями
промышленности, были заслушаны содержательные до-
клады академиков Г, В, Новожилова, И. Д. Кузнецо-
108 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ва, Г. П. Свищева, члена-корреспондента АН СССР
П. Н. Белянина и др. Совместно с ГКНТ создана обще-
союзная научно-техническая программа «Надежность».
Академия наук принимает участие в разрабатываемой
Госпланом СССР программе «Металлоемкость».
Исследования и разработки проблем автоматизации
производственных процессов, а также обеспечения ресур-
са крупногабаритного энергетического оборудования, из-
готавливаемого на основе принципов межгосударственной
интеграции, ИМАШ и другие академические институты
осуществляют в рамках Комплексной программы научно-
технического прогресса стран—членов СЭВ до 2000 года.
Углубление и развитие при этом комплексного подхо-
да к проблеме обеспечения надежности изделий машино-
строения при рациональном сочетании фундаментальных
решений вопросов теории надежности и прикладных про-
блем повышения ресурса машин и конструкций стано-
вится одной из важнейших задач современного машино-
ведения. Принципиальное значение здесь должны иметь
такие вопросы:
— развитие теории надежности для изделий массово-
го производства, мелкосерийных ответственных и слож-
ных машин, а также уникальных конструкций, изготов-
ляемых в единичных экземплярах;
— развитие базовых и прикладных положений по ме-
тодам и средствам определения ресурса и надежности с
учетом взаимодействия таких конструктивных, техноло-
гических и эксплуатационных факторов, как уровни
местных и номинальных напряжений, динамичность и цик-
личность нагружения, диапазон температур, влияние кор-
розионных сред и облучений, структура и свойства мате-
риалов, наличие сварки, плакирующих слоев и других
покрытий;
— создание и широкое внедрение в практику проек-
тирования эффективных систем контроля состояния ма-
шин и конструкций в наиболее нагруженных зонах, под-
вергаемых повреждениям от высоких напряжений, вибра-
ций, коррозии, износа;
— разработка комплексов отраслевых и государствен-
ных стандартов, стандартов СЭВ, а также других руково-
дящих нормативно-технических документов, регламенти-
рующих требования и методы определения ресурса и на-
дежности мащин и конструкций.
Машиностроение и наука в стратегии ускорения
109
В последнее время принят ряд конкретных мер, на-
правленных на совершенствование механизмов освоения
И использования в народном хозяйстве научных дости-
жений. Принципиальное значение имеет создание меж-
отраслевых научно-технических комплексов. Академия
паук СССР возглавляет комплексы по таким перспектив-
ным направлениям, как персональные компьютеры, воло-
конная оптика, надежность машин, технологические ла-
зеры, биотехнология.
Особенность работы комплексов состоит в объедине-
нии ведущих академических и отраслевых институтов,
ОКБ и заводов с привлечением кафедр высшей школы.
!)то новая, более совершенная форма организации коллек-
тивного труда ученых по единым целевым приоритетным
направлениям. В рамках комплекса «Надежность машин»
Отделение проблем машиностроения, механики и процес-
сов управления АН СССР работает над созданием диаг-
ностических средств. Без них невозможно осуществить
аффективные мероприятия по анализу реальной нагру-
жошгости и состояний машин и конструкций, выполнить
оптимизацию конструктивных форм, правильно выбрать
материалы и технологии, позволяющие обеспечить тре-
буемые надежность и ресурс при одновременном сниже-
нии металлоемкости.
Важным шагом в укреплении отношений науки с
производством должно явиться формирование на основе
академических институтов и подразделений опытно-экс-
нсуримептальпой и промышленной базы особо проблемно-
ориентированных структур, получивших название «ин-
женерные центры». Инициатива их создания принадле-
жит Институту электросварки им. Е. О. Патона
ЛИ УССР, функционирующему сейчас как мощный меж-
отраслевой научно-технический комплекс.
Образование в стране таких новых структур, как меж-
отраслевые научно-технические комплексы, требует со-
здания должной правовой основы, разработки четкой,
теоретически обоснованной экономической модели их
функционирования в условиях реализации стратегии уско-
рения.-К сожалению, приходится констатировать, что на-
чальная стадия организации работы системы межотрасле-
вых научно-технических комплексов сильно затянулась.
Деятельность всей научно-академической системы в
условиях^ когда необходимо скорейшее использова-
110
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ние достижений фундаментальной науки в промышлен-
ной практике, нуждается в первоочередном переоснаще-
нии экспериментальной и вычислительной базы академи-
ческих институтов.
На XXVII съезде партии мне довелось говорить о том,
что следует также улучшить информационное обеспе-
чение создателей новой техники. Сегодня промышлен-
ность, инженеры и конструкторы остро нуждаются в
оперативной информации о последних научных достиже-
ниях в форме, максимально удобной и доступной для вос-
приятия и практического применения, в том числе с по-
мощью использования новейших средств информатики —
автоматизированных банков и проблемно-ориентированных
баз данных. Это не снижает актуальности подготовки со-
временных справочных пособий для работников промыш-
ленности. На мой взгляд, совершенно необходимо срочно
приступить к работе над изданием энциклопедии по ма-
шиностроению, в которой отразились бы самые послед-
ние достижения отечественной и мировой науки в этой
области.
Усиление интеграции научно-технического прогрес-
са с развитием всех сторон социальной практики пред-
полагает более тесное, чем когда-либо, взаимодействие
естественных и технических паук с обществоведением.
Возрастает и ответственность машиноведов и машино-
строителей за решение проблем социальных и экологи-
ческих последствий паучно-технического прогресса, за
использование при этом коренных преимуществ социа-
лизма, соединение их с последними достижениями пауки,
в особенности на приоритетных направлениях.
Задачи научно-технического прогресса предъявляют
ныне весьма высокие требования к профессиональной п
общей подготовке наших кадров, к их культуре и граж-
данским качествам. Академические научные учреждения
остро нуждаются в пополнении талантливой молодежью,
в приливе свежих сил,
В связи с начавшейся перестройкой высшего образо-
вания хотелось бы высказать положение как можно рань-
ше приобщать студентов технических вузов к конкретно-
му и ответственному делу путем прикомандирования их
непосредственно к предприятиям для выполнения курсо-
вых п дипломных проектов по заданиям промышлен-
ности, Целесообразно создать систему базовых организм
Мащиностроение и науки в стратегии ускорения
111
ций, включающих в себя передовые институты Академии
паук СССР, промышленные НИИ и профилирующие
кафедры вузов. Могу сослаться на опыт объединения
усилий Института машиноведения АН СССР и МВТУ
нм. Н. Э. Баумана — он дает положительные результаты.
Учебно-исследовательские центры, позволяющие осу-
ществлять повышение квалификации инженерных кад-
ров, должны явиться обязательной составной частью меж-
отраслевых научно-технических комплексов. Это позво-
лит создать условия для эффективной переподготовки по
новым направлениям специалистов промышленности, ко-
торые призваны стать подлинными проводниками научно-
технического прогресса на машиностроительных пред-
приятиях страны. Следует всемерно поощрять их творче-
ский рост, создать благоприятные условия для защиты
ими соответствующих диссертаций по результатам, на-
шедшим воплощение в высокопроизводительных машинах
и других технических объектах.
Нужно также использовать все доступные методы и
средства для подъема духа романтики технических наук,
повышения престижа инженерной деятельности, всемер-
но стимулируя научно-техническое творчество молодежи,
которое должно быть поставлено на новую, общественно-
государственную основу. Однако при решении задач ин-
теграции науки и машиностроения не следует впадать в
чрезмерный техницизм — важно не допускать снижения
уровня фундаментальных работ академических учрежде-
ний, отвлечения их сил от перспективных разработок,
распыления их творческого потенциала на решение част-
ных практических задач, посильных отраслевым органи-
зациям.
Никогда еще роль науки не была так высока и ответ-
ственна, как сегодня. Всемерно углубить и интенсифици-
ровать научную деятельность, направить ее на решение
Кардинальных проблем научно-технического прогресса —
важнейшая задача советских ученых.
112 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ПРОБЛЕМЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ
И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
ПРОГРЕСС1
Конец XX века характеризуется бурным развитием
пауки и техники, новыми крупными достижениями в
освоении космоса и овладении новыми источниками энер-
гии, в создании новых видов транспорта и связи, в освое-
нии глубин морского дна. Но как бы мы ни называли
технический век — веком космоса или автоматики, атом-
ным веком или веком электроники,— основой научно-тех-
нического прогресса, его фундаментом всегда было и
остается машиностроение. От уровня развития машино-
строения, от степени совершенствования машин зависит
производительность общественного труда и благосостоя-
ние людей.
Сегодня наука вместе с техникой и производством об-
разуют сложную систему наука—техника—производст-
во—общество, все звенья которой взаимосвязаны и взаи-
мообусловлены, но особое место в этой системе занимает
техника, т. е. современные машины, механизмы и прин-
ципиально новые высокоэффективные технологические
процессы.
Наука о машинах — машиноведение — дает общие ме-
тоды построения наиболее совершенных, высокоэкономич-
пых и надежных машин, а реализация новых научно-тех-
нических идей обеспечивается непосредственно конструк-
тором.
Вместе с тем нельзя забывать, что имеющиеся дости-
жения стали возможны благодаря падежному фундамен-
ту, заложенному всей историей развития тех областей
пауки, техники и технологии, которые сегодня принято
считать традиционными.
Развитие машиностроения в настоящее время возмож-
но только па основе глубоких фундаментальных научных
результатов механики, математики, физики, химии и дру-
гих естественных наук.
1 Из кн.: Проблемы машиностроения и автоматизации. М.; Буда-
пешт, 1986. Вып. 8. С. 9—13.
Машиностроение и научно-технический прогресс
113
Избавление людей от тяжелого физического труда, от
выполнения однообразных, монотонных операций — зада-
ла ученых, инженеров, конструкторов. В настоящее вре-
мя необходимо создание таких машин и механизмов,
таких технологических процессов, которые обеспечат по-
вышение производительности труда в десятки и даже
сотни раз, высвободят людей, занятых в сфере промыш-
ленного производства, позволят существенно улучшить
качество продукции.
Успехи теории машин и механизмов в едином сплаве
с творчеством ученых, инженеров и конструкторов спо-
собствовали созданию самых оригинальных и новых ма-
шин типа лунохода, механизмов стыковки космических
кораблей, роботов и манипуляторов, экзоскелетонов, ап-
паратов для глубоководных исследований и т. д. Значи-
тельно повысились рабочие скорости машин, что привело
пе только к улучшению динамических нагрузок на звенья
механизмов и рабочие органы машины, но и к значи-
тельному увеличению уровня вибраций и порождаемого
ими шума.
Следует отметить, что вибрации сопутствуют работе
любой машины, поэтому в последние годы проблема
виброзащиты машины и снижения их шума стала пред-
метом глубоких исследований.
Изучение динамики системы человек—машина—сре-
да становится предметом теории машин и механизмов.
Эта задача особенно актуальна с точки зрения как ис-
пользования резонансных и вибрационных эффектов для
Создания высокоэкономичных и высокопроизводительных
машин в области разработки твердых горных пород,
виброизмельчения, виброперемешивания, вибросепариро-
вания, вибротранспорта сыпучих грузов, вибропроката
железобетонных изделий, виброупрочнения деталей ма-
шин и т. п., так и создания средств виброзащиты чело-
века-оператора, управляющего высокоскоростными транс-
портными средствами и летательными аппаратами. Это
означает, что современный конструктор должен овладеть
новыми методами теории машин и механизмов для реа-
лизации принципиально новых видов техники, принци-
пиально новых технологических процессов.
К бесспорным достижениям советской науки, безу-
словно, можно отнести разработку фундаментальной тео-
рии вибрационных машин и механизмов. Там, где есть
114 Машиностроение U машиноведение: проблемы развития,
движение, есть и колебание, и последним можно управ-
лять в пользу первого — таков главный принцип, на ко-
торый опираются при конструировании подобных машин
и создании технологических процессов, основанных на
использовании вибрации.
Будучи сравнительно молодой и быстроразвивающей-
ся отраслью машиностроения, вибрационная техника на-
ходит все более широкое применение. Сегодня это не
только прогрессивная технология, но и технология будуще-
го. В последние годы появились принципиально новые
сферы приложения вибрационной техники, такие, как
микробиология, космическая технология, создание новых
материалов. Многогранная область применения вибра-
ции — обработка дисперсных систем. Вибрационной тех-
нике под силу и такие операции, как точение и сверле-
ние, абразивная обработка, дробление и измельчение, раз-
рушение горных пород и мерзлых грунтов и пр.
Вибрационные конвейеры широко используются для
транспортировки сыпучего материала, которая часто со-
вмещается с его технологической обработкой (сушка, обес-
пыливание, обезвоживание, гранулирование и т. д.).
Вибрационные мельницы и дробилки используются для
измельчения разнообразных твердых материалов. Кроме
того, с их помощью осуществляется поверхностная обра-
ботка деталей.
Выполненные в Институте машиноведения им.
А. А. Благонравова исследования показали, что ускорить
сборку деталей, т. е. повысить производительность робота
в несколько раз и одновременно снизить потребляемую
энергию, можно, сделав его вибророботом, движение ис-
полнительных органов у которого происходит в резонанс-
ных режимах.
За последние два десятилетия широкое распростране-
ние во многих отраслях промышленности получили
вибрационные методы интенсификации физических и хи-
мических процессов в однофазных и многофазных систе-
мах. При этом не только существенно ускоряется проте-
кание процессов, но и более полно используются взаимо-
действующие вещества.
Высокоэффективна термическая обработка металли-
ческих изделий в виброкипящем слое специально подоб-
ранного тонкоизмельченного материала (корунд, песок
и т. д.), что связано с большой интенсивностью процесса
Машиностроение и научно-технический прогресс
115
Зависимость интенсивности
колебаний, необходимой для
разуплотнения слоя сыпу-
чего тела до насыпного
уровня, от частоты вибра-
ции
1 — масса сыпучего тел;
0,1 кг;
2 — 0,25;
2 — 0,3;
4 — 0,4 кг
н возможностью регулировать теплообмен. Такая обра-
ботка, выполненная в защитной газовой среде, предохра-
няет поверхность деталей от обезуглероживания и окис-
ления.
Хотелось бы сказать несколько слов о вибрационном
воздействии па непрерывный процесс литья, которое
имеет целый ряд преимуществ по сравнению с традицион-
ными методами. Повысить скорость литья, вернее, умень-
шить сопротивление движению слитка через кристалли-
затор и действующие в нем напряжения помогают вибра-
ционные воздействия. Одновременно виброкристаллизатор
ускоряет тепло- и массообмепные процессы и выравни-
вает распространение температур в слитке. Как следст-
вие, интенсифицируется весь процесс, заготовка охлаж-
дается более равномерно, улучшается структура металла,
поскольку его зерна становятся мельче, а посторонние
включения распределяются более равномерно.
В результате проведенных в ИМАШ исследований
движения слитка через кристаллизатор, колеблющийся
вдоль своей оси и перпендикулярно к ней, удалось вы-
явить параметры, удобные для поисков закономерностей
данного процесса, а также найти характеристики эффек-
тивных колебательных режимов кристаллизатора, при ко-
торых снижается сопротивление движению заготовки
уорез.негр в 4—5 раз,
116 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
Вибрации, сопутствующие работе любой машины,
бывают не только полезны, но подчас и очень опасны.
Как правило, именно вибрация бывает причиной разру-
шения машин и конструкций, уменьшает их надежность,
нарушает режим работы, оказывает вредное воздействие
на человека.
Борьба с вибрацией — одна из важнейших научно-
технических проблем, решить которую можно, только
изучив всю систему человек—машина—среда.
В ИМАШ созданы уникальная виброиспытательная
техника, помехоустойчивые датчики и специальная
электронная регистрирующая аппаратура. Большая роль
отводится ЭВМ, на которых осуществляется математиче-
ское моделирование вибрационных процессов в еще не
существующей конструкции и производится «отстройка»
от опасных резонансных частот. Разрабатываются новые
бесконтактные методы для измерения вибраций машин и
механизмов, например с помощью лазерного луча.
Простейший принцип, помогающий бороться с вибра-
цией,— устранить ее источник, обычно это дисбаланс —
неуравновешенность вращающихся деталей (роторов)
в машинах. Наряду с традиционными методами баланси-
ровки оказалось возможным для этих целей использовать
лазерную балансировку. В данном случае с помощью ла-
зеров определение и устранение дисбаланса ротора осу-
ществляются на ходу в одну операцию (лазерный луч
просто испаряет лишнюю массу), не требующую участия
оператора-балансировщика, что решает задачу полной
пли частичной автоматизации таких работ. В сочетании
с ЭВМ лазерные балансировочные станки производят ба-
лансировку роторов массой до 100 т и более.
Одним из важных направлений развития современно-
го машиностроения является автоматизация всех видов
производства с целью облегчения физического труда лю-
дей, повышения производительности и улучшения каче-
ства продукции.
Значительные успехи достигнуты школой советских
ученых в автоматизации интеллектуального труда — тру-
да проектировщика, конструктора, технолога, в создании
методов и средств автоматического проектирования и
расчета машин, в решении новых задач динамики.
Б ИМАШ получены результаты по автоматизированной
диагностике машин и автоматизированному измерению
Машиностроение и научно-технический прогресс
117
деталей машин; повышению износостойкости машин и
инструмента на основе новых упрочняющих технологиче-
ских процессов, новых смазочных материалов; по вибро-
защите машин, механизмов и человека-оператора.
Исключительное значение для народного хозяйства
имеет глубокое и всестороннее изучение проблемы корро-
зионного разрушения материалов, машин, конструкций и
сооружений. Коррозионное разрушение — это сложней-
шее явление природы. Раскрыть и глубоко понять сущ-
ность этого явления возможно лишь на основе фундамен-
тальных исследований в области механики, химии, физи-
ки. Какие же проблемы коррозионного разрушения сегод-
ня особенно остро стоят в машиностроении?
Техника защиты от коррозии обязательно приводит к
изучению многослойных материалов, наибольшее распро-
странение из которых получил двуслойный материал, со-
стоящий из конструкционного и защитного (покрытие)
слоев.
В последнее время резко возросла, как известно, роль
композиционных материалов и полимеров как самостоя-
тельных конструкционных. Полимеры широко приме-
няются в качестве защитных покрытий от коррозии ме-
таллов, бетонов и других материалов.
Разработка и применение новых конструкционных ма-
териалов открывают новые возможности при создании
принципиально новых параметров машин. Так, проблема
обеспечения износостойкости узлов трения конструкций и
снижения сил трения, а также расхода смазочных мате-
риалов во многом может быть решена за счет примене-
ния так называемых самосмазывающихся материалов
(АМАН, ВАМК, ВТ-70, С-1, C-I-V, металлофторопласт,
углеграфитовые композиции, порошковые материалы
и т. д.). Уникальные свойства этих материалов позво-
ляют с успехом применять их в отраслях сельскохозяй-
ственного, текстильного машиностроения и обеспечить
необходимую надежность техники.
Другим перспективным типом конструкционных мате-
риалов являются композиционные материалы, обладаю-
щие рядом свойств, выгодно отличающих их от метал-
лов. Они превосходят стали, алюминий и титан по удель-
ной прочности в 2—8 раз, по удельному модулю упру-
гости в 5—6 раз, не подвержены коррозии, обладают
болен высокими, чем металлы и сплавы, характеристика-
118
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ми сопротивления усталости, гашения шума и вибраций.
Строение композиционных материалов обеспечивает необ-
ходимые свойства изделия в заданном направлении, что
позволяет наиболее эффективно проектировать детали и
использовать материал. Производства с применением ком-
позиционных материалов не требуют сложного оборудо-
вания, больших энергетических затрат и легко поддаются
автоматизации. Так, например, изготовление из углеплас-
тика рам, кузовов, дверей и других деталей легкового
автомобиля снижает его массу более чем на 30%, повы-
шает прочность, надежность и долговечность, противо-
ударную стойкость, снижает уровень шума и вибраций,
уменьшает расходы горючего. Машина приобретает высо-
кую антикоррозийную стойкость, увеличивается срок ее
службы.
Еще большей выгоды можно ожидать от использова-
ния композиционных материалов при создании крупно-
габаритных конструкций. Так, огромные по площади
антенны космической связи, изготовленные из углепласти-
ка, способны сохранять свою форму и размеры при зна-
чительных колебаниях температуры окружающей среды.
Естественно, не следует думать, что новые компози-
ционные материалы в конечном итоге потеснят металлы
и их сплавы. Металлы еще долгие годы останутся основ-
ным конструкционным материалом в машиностроении.
Однако быстрое изменение и все большее усложнение
задач, стоящих перед машиностроением, вызывают столь
же быстрое изменение потребностей в тех или иных ма-
териалах. Еще совсем недавно ведущую роль среди кон-
струкционных материалов играли чугун и углеродистые
стали. Сейчас основные материалы авиационной и косми-
ческой техники — алюминиевые и титановые сплавы.
В химическом машиностроении нужен металл, стойкий в
агрессивных средах.
Для исследований дна морей и океанов требуются ап-
параты, способные выдерживать огромные давления и об-
ладающие высокой антикоррозийностью. Для ядерных
энергетических установок (а в недалеком будущем и для
энергетических машин, работающих на основе термоядер-
ного синтеза) необходимы конструкционные материалы,
способные длительное время противостоять огромным пе-
ременным механическим нагрузкам в условиях сверхвы-
соких температур и повышенной радиации, Все ото
МашиндстрЬение и научно-технический прогресё
119
свидетельствует о тех новых требованиях и особой ответ-
ственности создателей машин не только перед сегодняш-
ним, но и будущим поколением.
Одним из центральных вопросов в машиностроении,
имеющих значительные традиции и перспективы, естест-
венно, остается вопрос обеспечения надежности, т. е.
прочности и ресурса машин.
Достижения в области механики деформируемых сред,
экспериментальной механики, металлофизики, технологии,
механики композитов — это тот фундамент, на основе ко-
торого возможно решение ряда актуальных задач.
Создание высокопроизводительных машин и скорост-
ных транспортных средств, резко различающихся по ра-
бочим характеристикам (мощность, нагрузка и т. д.), вы-
двигает ряд специфических задач, которые должны быть
максимально учтены при проектировании. Только ЭВМ
с ее памятью и быстродействием может обобщить разно-
речивые требования, перебрать возможные варианты и
выбрать из них наилучшие. В последние годы в области
прочности деталей машин проведены широкие исследова-
ния, связанные с определением критериев предельных
состояний и изучением механики разрушения типовых
элементов машин.
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова
АН СССР в сотрудничестве с отраслевыми научно-иссле-
довательскими институтами проводит систематические
исследования теоретического и прикладного характера по
повышению ресурса и эксплуатационных качеств сельско-
хозяйственной техники, а также занимается вопросами
совершенствования зерноуборочных машин.
Наиболее актуальными направлениями развития сель-
скохозяйственного машиностроения являются:
— фундаментальные исследования, связанные с раз-
работкой новых принципов создания высокомеханизиро-
ванных и автоматизированных систем машин, включаю-
щих манипуляторы, роботы, шагающие машины и другие
средства для автоматизации трудоемких операций сель-
скохозяйственного производства;
— комплексное проектирование сельскохозяйственных
машин с помощью системы человек—ЭВМ;
— эффективное решение вопросов повышения ресур-
са, надежности машин с широким применением лазерной
и плазменной обработки, порошковой металлургии;
120 Машиностроение и машиноведение: проблемы pUseutUtt,
— системный анализ и обобщение всех видов отказов
наиболее уязвимых и слабых узлов и деталей;
— исследование и моделирование процессов, возни-
кающих при воздействии на почву рабочих органов сель-
скохозяйственных машин с использованием эффекта виб-
рационной регламентации сил трения.
Ведутся работы по созданию принципиально новых ви-
дов вибродозиметрии — методов оценки опасности воз-
действия вибрации на человека в процессе трудовой
деятельности.
С целью объединения усилий и координации работ
Академией наук СССР, академиями наук союзных респуб-
лик, Всесоюзной академией сельскохозяйственных наук
им. В. И. Ленина и другими ведомствами была создана
Комплексная программа механизации, электрификации и
автоматизации сельского хозяйства. Программа включает
разработку новых технологий и машин для сельского хо-
зяйства: поисковые исследования по созданию автомати-
зированной поточной промышленной технологии с исполь-
зованием качественно новых высокопроизводительных
автоматизированных сельскохозяйственных агрегатов при
полной электрификации; разработку проблем повышения
ресурса, надежности и износостойкости машин; разработ-
ку теоретических основ и технических средств приборо-
строения для сельского хозяйства; разработку оптималь-
ной схемы энергообеспечения производства и бытового
сектора в сельском хозяйстве.
И наконец, существенным звеном в цепочке задач по-
вышения качества и надежности машин являются созда-
ние и обеспечение разработчиков и потребителей машин
современными аппаратурно-методическими средствами
диагностики, испытаний и контроля. От опытно-конструк-
торской разработки, моделирования, макетирования до
серийного выпуска, эксплуатации и ремонтно-восстанови-
тельных работ имеется потребность в соответствующих
исследовательских и контрольных приборах, установках и
испытательных машинах. Достоверность результатов ис-
пытаний и контроля непосредственно влияет на качество
и надежность машин и конструкций. Поэтому необходимы
и правомерны высокие требования и затраты (от 2 до
20% стоимости машиностроительной продукции), относи-
мые к контролю продукции.
Нашими учеными и инженерами созданы различные
Машиностроение и научно-технический прогресс
121
ариборы и разработаны методы диагностики и контроля
машин, конструкций и материалов. Многие разработки
•оригинальны по принципиальным решениям, конструк-
циям и превосходят зарубежные аналоги по чувствитель-
ности, диапазону применения, быстродействию и разре-
шающей способности. Например, разработанные в
ИМАШ тензометрические средства для анализа напря-
женно-деформированного состояния машин и конструк-
ций с успехом применяются для оценки состояния элемен-
тов конструкций атомных реакторов электростанций в пе-
риод пуска в эксплуатацию. Средства диагностики (в ча-
стности, разработанная в ИМАШ гамма ультразвуковых
и: акустических датчиков на широкий диапазон измерений
частот и амплитуд вибро- и акустонагруженности) со-
стояния и работы станков, машин, робототехнических си-
стем с использованием датчиков, а также устройств сбора
ir обработки получаемой от них информации находят при-
менение в ряде отраслей машиностроения.
Все это свидетельствует о самой тесной связи науки и
машиностроения. С одной стороны, в машиностроении ши-
роко воплощаются передовые достижения науки, с дру-
гой — осваивая то передовое, что дает наука для созда-
ния принципиально новых машин, машиностроение, в свою
очередь, вооружает науку передовой экспериментальной
базой, современным оборудованием, наиболее совершен-
ными средствами исследований. Интенсивный путь разви-
тия машиностроения предусматривает последовательное
совершенствование уже известных конструкций машин,
обновление технологии производства и условий эксплуа-
тации новой техники.
Машинам нового типа предстоит произвести качест-
во II по новый скачок в развитии производства, обеспечив
решение широкого комплекса важных народнохозяйствен-
ных задач:
— достижение высокого уровня механизации и авто-
матизации всех сфер производства;
— значительное повышение производительности тру-
да и качества производства;
— улучшение условий труда;
=- охрану окружающей среды.
Чтобы достичь этих целей, необходимо в конкретных
конструкторских решениях воплотить в жизнь уже имею-
щиеся в настоящее время на вооружении результаты- па-
122
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
учпых разработок, пополняя созданный советской наукой
арсенал методов п средств машиностроения. Ускоренному
продвижению в производство достижений науки окажут
помощь ученые Академии наук СССР и отраслевые науч-
но-исследовательские институты и центры. В настоящее
время страна располагает значительным количеством
крупных завершенных научно-технических разработок,
использование которых даст мощный импульс научно-тех-
ническому прогрессу.
РАЗВИТИЕ МАШИНОСТРОЕНИЯ
И ЕГО НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
В НОВЫЙ ПЕРИОД НТР1
Основные направления современной научно-техниче-
ской революции тесно связаны с развитием машинострое-
ния, обеспечивающего базу коренных, качественных изме-
нений в отраслевой структуре материального производст-
ва, в орудиях и предметах труда, в технологии,
организации и управлении производством.
Машинный парк составляет основу производственного
и технического потенциала народного хозяйства. Совер-
шенствование техники и технологии, механизации и ав-
томатизации производственных процессов, развитие новых
отраслей промышленности, освоение и массовое изготов-
ление принципиально новых изделий — все это обеспе-
чивается многоотраслевым машиностроительным произ-
водством. Современное машиностроение осуществляет
выпуск разнообразных видов энергетических, технологи-
ческих и транспортных машин, станков, аппаратов и
приборов, средств комплексной механизации и автомати-
зации, вычислительной техники и систем управления.
Машиностроение обеспечивает современным оборудова-
нием все без исключения отрасли народного хозяйства:
промышленность и строительство, транспорт и связь, сель-
ское хозяйство, непроизводственные отрасли экономики
и культуры.
1 Вопр. истории естествознания и техники. 1986. № 3. С. 3-16.
Развитие машиностроения и ёго Научное обеспечение
123
Значимость машиностроения в народном хозяйстве
страны обусловлена также тем, что по масштабам произ-
водства и численности персонала это самая крупная от-
расль промышленности, в которой занято около трети всех
работающих, а номенклатура выпускаемых изделий со-
ставляет десятки тысяч наименований. Более 90% про-
дукции машиностроения — важнейшие элементы средств
производства: машины и двигатели, приборы и средства
автоматизации, крупные механизмы, мощные стационар-
ные и передвижные агрегаты и т. д. Технический про-
гресс машиностроения определяет уровень п потенциал
всех отраслей народного хозяйства; степень его развития
И оснащения служит показателем технической зрелости
современного индустриального производства.
Развитие машиностроения, создание и освоение слож-
ной машинной техники заняло видное место в ленинском
плане строительства социализма в СССР. Еще задолго до
Октябрьской революции, анализируя крупное машинное
производство, В. И. Ленин развил выводы К. Маркса и
показал, что замена человека техникой составляет глав-
ное содержание технического прогресса, его сущность:
(С..прогресс техники,— отмечал он,— в том и выражается,
нто человеческий труд все более и более отступает на
задний план перед трудом машин» 2. Неоднократно в
своих работах В. И. Ленин проводит мысль о том, что
машинная техника не только необходимое средство труда;
1'0 важнейшее назначение — облегчить практическую,
трудовую деятельность людей, сделать ее более эффек-
тивной и производительной. При социализме «машины и
другие усовершенствования должны облегчать работу
всех...» 3.
Разрабатывая в «Очередных задачах Советской вла-
сти» основные направления развития страны, В. И. Ле-
пин подчеркнул: «Говоря вообще, этот путь известен. Он
состоит в переходе к крупному, на машинной индустрии
построенному хозяйству, в переходе к социализму» 4. При
составлении плана ГОЭЛРО, названного В. И. Лениным
(«второй программой партии», главное внимание обраща-
лось на подъем тяжелой промышленности и особенно ма-
шиностроения. В задачи плана ГОЭЛРО входили органи-
Ленин В. И. Поли. собр. соч. Т. 1. С. 78.
1 Там же. Т. 7. С. 132.
4 Там же. Т, 36. С, 152.
124 Машиностроение и каЫино в едение: проблемы развитйя
зация производства необходимых для страны машин,
оборудования и аппаратуры, специализация машино-
строения по крупным промышленным районам.
Уже в 20-е годы, в период восстановления народного
хозяйства, на заводах страны начали выпускаться первые
советские автомобили, тракторы, паровозы, самолеты,
мощные по тому времени турбогенераторы, двигатели,
текстильные станки и т. д. Исходя из ленинского учения
об индустриализации страны, коммунистическая партия
взяла твердый курс на всемерное развитие крупной ма-
шинной индустрии. В 30—40-е годы в СССР были созда-
ны основные отрасли машиностроения — энергетическое,
транспортное, авиационное, сельскохозяйственное, строи-
тельное, горное и др. Мощное оборонное машиностроение
позволило в годы Великой Отечественной войны осна-
стить армию первоклассным вооружением — танками, са-
молетами, артиллерией, стрелковым вооружением, сред-
ствами ПВО.
В послевоенный период, в 50—60-е годы, в СССР были
построены сотни машиностроительных предприятий, сре-
ди них такие крупные заводы, как Минский моторный,
Рязанский и Ивановский станкостроительные, Киевский
экскаваторный, Бакинский электромашиностроительный,
Белорусский и Волжский автомобильные, Чебоксарский
тракторный. Была осуществлена глубокая техническая
реконструкция Московского автозавода им. Лихачева,
Ленинградского турбинных лопаток и Харьковского тур-
бинного заводов, Уралмаша, Ростсельмаша, АЗЛК, мно-
гих других машиностроительных предприятий.
В дальнейшем вступили в строй крупнейшее в мире
объединение автомобильных заводов КамАЗ, предприятия
Атоммаша, многие заводы станкостроения, приборострое-
ния, электромашиностроения, электронной и вычислитель-
ной техники. В результате с конца 60-х — начала 70-х го-
дов Советский Союз прочно занял первое место в мире
по выпуску металлорежущих станков, тракторов, маги-
стральных тепловозов и электровозов, ряда других видов
машиностроительной продукции.
Если для периода социалистической индустриализации
основным было создание, расширение и укрепление ма-
шинно-фабричного производства, то в ходе развертывания
современной научно-технической революции встали зада-
чи формирования качественно нового комплексно-механи-
Развитие машиндстрбёния й егд нйучнбе обеспечение
12В
зированного и автоматизированного производства. Базой
для него должно служить высокоразвитое многоотрасле-
вое машиностроение, способное производить все виды
современного оборудования.
В последнее время, определяя роль и задачи машино-
строения, все чаще используют понятие «машинострои-
тельный комплекс». Это не просто новое словообразова-
ние; в нем заложен существенный смысл, важная реаль-
ность современного этапа научно-технического прогресса.
Мысль об этом прозвучала на июньском (1985 г.) совеща-
нии в ЦК КПСС: «В перевооружении народного хозяй-
ства, в осуществлении научно-технической революции
ключевая роль принадлежит машиностроению. Нам пред-
стоит коренным образом изменить отношение к машино-
строительному комплексу» 5. В «Основных направлениях
экономического и социального развития СССР на 1986—
1990 годы и на период до 2000 года» машиностроитель-
ный комплекс выделен в самостоятельный раздел народ-
нохозяйственного плана, причем в самый крупный среди
всех разделов, посвященных развитию тяжелой промыш-
ленности страны.
Отметим, что ранее в основных направлениях разви-
тия народного хозяйства страны, например в десятой и
одиннадцатой пятилетке, различные отрасли машино-
строения не связывались в единый комплекс; соответст-
венно перед ними не ставились интегральные задачи.
Что объединяет различные отрасли производства, вы-
полняющие специфические функции в народном хозяйст-
во, в общий машиностроительный комплекс? Чем он ныне
характерен, что включает в себя, каковы тенденции его
развития? В современном понимании машиностроитель-
ный комплекс — это совокупность отраслей тяжелой про-
мышленности, изготовляющих важнейшие средства про-
изводства, все основные виды орудий труда, а также ши-
рокую гамму предметов потребления. В состав машино-
строительного комплекса входят такие отрасли, как стан-
костроение, приборостроение, электротехническая и элек-
тронная промышленность, энергетическое, транспортное,
строительное, горное, химическое, сельскохозяйственное
h Горбачев М. С. Коренной вопрос экономической политики пар-
тии: (Доклад на совещании в ЦК КПСС по вопросам ускорения
Научно-технического прогресса 11 июня 1985 г.). М.: Политиздат,
1985. С. 13.
126 Машиностроение и машиноведение: проблемы развитий
машиностроение, авиационная, автомобильная, трактор-
ная промышленность и ряд других отраслей тяжелой ин-
дустрии.
Развиваясь и совершенствуясь, машиностроительный
комплекс охватывает многие тысячи производственных объ-
единений, предприятий, конструкторских и технологиче-
ских бюро, научно-исследовательских институтов. Входя-
щие в комплекс отрасли промышленности объединены
общностью производственной структуры, аналогией мно-
гих технологических процессов, методов организации
труда и управления, сходством форм специализации и
кооперирования. Уровень развития машиностроительного
комплекса в значительной мере определяет производи-
тельность труда в народном хозяйстве, качество промыш-
ленной продукции, темпы научно-технического прогресса,
состояние обороноспособности страны.
Существенно отметить, что развитие машиностроения,
будучи вызвано потребностями основных отраслей на-
родного хозяйства, само является важнейшей доминантой
их качественного преобразования и прогрессивного разви-
тия. Эта обратная связь прослеживается неизменно на
разных исторических этапах социалистического строитель-
ства; она характерна своей стабильностью, рассматриваем
ли мы тенденции развития машиностроения в ретроспек-
тиве, в наши дни или в перспективе. Многие коренные
преобразования в отраслевой структуре и характере ма-
териального производства, происходящие в эпоху совре-
менной научно-технической революции, предопределены
развитием машиностроения.
Появление новых отраслей промышленности, повыше-
ние удельного веса, роли и значения прогрессивных про-
изводств непосредственно связаны с созданием соответст-
вующих отраслей машиностроения, обеспечивших созда-
ние современной машинной базы для новых видов
материального производства. Так, развитие атомной энер-
гетики, непрерывное повышение удельного веса и значе-
ния АЭС в энергетике страны основаны на новой отрасли
машиностроения — атомном энергомашиностроении и ре-
акторостроении. Прогресс химической и нефтехимической
технологии, интенсивное развитие химической и нефтепе-
рерабатывающей промышленности, особенно в 60—70-е
годы, стали возможными только на базе создания специа-
лизированной отрасли машинного производства — хими-
Развитие машиностроения и его научное обеспечение
127
веского и нефтяного машиностроения. Базой широкой и
всесторонней автоматизации в народном хозяйстве, внед-
рения вычислительной техники и автоматизированных
систем управления (АСУ) являются приборостроение,
электронное машиностроение, промышленность средств
автоматизации.
Эти исторические параллели можно продолжить. Про-
исшедший в 50—60-е годы переворот в тяговых средствах
магистрального транспорта, связанный с полным отказом
от паровой тяги на железных дорогах страны, был осно-
ван на развитии прогрессивных отраслей транспортного
машиностроения — тепловозостроения и электровозострое-
ния. Все космические исследования и достижения —
от первых скромных результатов по запуску в 40-е годы
высотных ракет до крупномасштабных успехов, достигну-
тых в 70—80-е годы,— стали возможными на базе разви-
тия современного ракетостроения, на основе создания
специализированного производства ракет-носителей, кос-
мических кораблей, орбитальных и межпланетных стан-
ций. Процессы машинизации и комплексной механизации
основных отраслей сельскохозяйственного производства,
Переход на интенсивные технологии и их широкое исполь-
зование могут осуществляться лишь на основе развития
тракторостроения, комбайностроения, других прогрессив-
ных видов сельскохозяйственного машиностроения.
Охватывая в период НТР все отрасли современного
производства, проникая на все его уровни, машинострое-
ние выступает как генератор качественных, революцион-
ных сдвигов в материальном производстве. С развитием
машиностроения тесно связаны также качественный рост
п совершенствование материальной базы науки, ее инду-
стриализация и машинизация, необходимые для получе-
ния .принципиально новых научных результатов, для все
более глубокого проникновения в микро- и макромир.
Значимость машиностроения в современный период
НТР была убедительно подчеркнута в Политическом до-
кладе ЦК КПСС XXVII съезду партии: «...эффектив-
ность реконструкции, темпы экономического роста в ре-
шающей мере зависят от машиностроения. Именно в нем
материализуются основополагающие научно-технические
идеи, создаются новые орудия труда, системы машин, оп-
ределяющие прогресс в других отраслях народного хо-
.шпетва, Здесь закладываются основы широкого выхода
128
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
на принципиально новые, ресурсосберегающие техноло-
гии, повышения производительности труда и качества
продукции» 6.
Естественно, что авангардная роль машиностроения
была невозможной, если бы оно само не впитывало все
крупнейшие достижения современного научно-техническо-
го прогресса, если бы в нем не аккумулировались и не
проявлялись важнейшие особенности, характерные черты
и направления научно-технической революции.
Используя достижения фундаментальных и приклад-
ных научных исследований, отечественное машинострое-
ние добилось в последние годы ряда значительных резуль-
татов. Активизировалась работа по внедрению новых
научно-технических разработок, техническому перевоору-
жению и реконструкции действующего производства.
В отраслях машиностроительного комплекса развивалось
производство прогрессивных видов машин и оборудова-
ния — станков с числовым программным управлением,
промышленных роботов и манипуляторов, средств вычис-
лительной техники, новых типов кузнечно-прессового и
литейного оборудования, автоматизированных систем уп-
равления технологическими процессами. Немало участков,
цехов и производств было переведено на комплексную
механизацию и автоматизацию.
Вместе с тем в развитии машиностроения и других
отраслей народного хозяйства проявились с 70-х годов
определенные негативные тенденции. Имело место замед-
ление темпов роста, вялая реализация достижений науч-
но-технического прогресса. Слабо осуществлялись интен-
сификация и перестройка структуры производства, мето-
дов управления и хозяйствования. Недостаточными
темпами осваивались в производстве новая техника и
технология. Технический уровень и качество ряда новых
изделий, в том числе машин и оборудования, отстали от
современных требований.
Известно, что вопрос о преодолении негативных тен-
денций в осуществлении научно-технического прогресса
был со всей остротой поставлен на совещании в ЦК КПСС
в июне 1985 г. Обращалось внимание на то, что имеющие-
ся в машиностроении производственные мощности не по-
”6 Горбачев М. С. Политический доклад ЦК КПСС XXVII съезду
Коммунистической партии Советского Союза, М,: Политиздат,
1986, С. 32,
Церемония избрания почетным доктором
Краковской горной академии
Поело вручения диплома почетного доктора
Мадридского университета
(крайний слева — Ав Мюллер§ крайний справа ~ К» В. Фролов)
После вручения диплома иностранного члена
Национальной инженерной академии США
Вручение диплома почетного члена
Американского общества механиков-инженеров
Прием в Институте машиноведения
доктора Стефана Крен дала (США)
Прппндент Американского общества механиков-инженеров
диктор Р= Розенберг и вице-президент АН СССР
ноддомик К, В, Фролов подписывают соглашение
н дпучпо’-техническом сотрудничестве
Беседа с американцами после пленарной лекции
на общем собрании Ассоциации содействия развитию науки
(США)
На выставке научно-технических достижений
Института машиноведения АН СССР (слева направо):
К. В. Фролов, Е. IL Велихов, Р, Ф. Ганиев, Н. А» Махутов
Развитие машиностроения и его научное обеспечение
129
зволяют обеспечить неотложные нужды экономики и та-
кие объемы производства новой техники, которые позво-
лили бы в короткие сроки перевооружить народное
хозяйство, ускорить перевод его на интенсивные методы
развития. На совещании отмечалось, что, например,
в одиннадцатой пятилетке в тяжелое и транспортное
машиностроение было направлено в 28 раз меньше
средств, чем в отрасли, для которых оно изготовляет ма-
шины, в машиностроение для сельского хозяйства —
В 18 раз, в производство машин и оборудования для лег-
кой и пищевой промышленности — в 23 раза, в химиче-
ское и нефтяное машиностроение — в 47 раз меньше.
11ропорции, как видно, совершенно несоразмерны.
В целом в народном хозяйстве из-за низкой доли об-
новления производственного оборудования в последние
10—15 лет непрерывно увеличивался возрастной уровень
средств производства. Хотя основные производственные
фонды народного хозяйства достигли огромного масшта-
ба и по стоимости превысили 1,6 триллиона руб., но зна-
чительная часть их устарела, что отрицательно сказыва-
ется на всей экономике страны 7.
Выявилось отставание и старение технической базы
1ЧШого машиностроения, что отрицательно сказалось на
сроках обновления, качестве и параметрах выпускаемой
продукции. Технический уровень, качественные характе-
ристики и надежность ряда машин, оборудования и при-
боров не отвечают возросшим требованиям народного хо-
зяйства. Это, в частности, проявляется в таких важных
параметрах, как единичная мощность, точность, уровень
автоматизации, удельная материалоемкость и энергоем-
кость. Так, в станкостроении медленно осуществляется
переход на производство высокомеханизированных стан-
ков и машин. Около 30% выпускаемой сельскохозяйст-
венной техники — вчерашний день научно-технического
прогресса.
7 Вследствие старения производственного оборудования на про-
тяжении многих лет снижается фондоотдача, быстро растет
число новых рабочих мест и вместе с тем слабо механизируется
производство. Ручным трудом в народном хозяйстве занято
свыше 50 млн чел. Другим следствием этого процесса является
непомерно разбухшая сфера ремонта. Так, в 1984 г. на ремонт-
ные работы израсходовано 35 млрд руб. и почти пятая часть
черных металлов; в ремонтных цехах заняты четвертая часть
станочного парка страны и 6 млн чел.
К, Ц. Фролов
130 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
В такой ситуации ускоренное развитие мащинострое-
ния, его новая техническая реконструкция становятся од-
ной из наиболее актуальных проблем интенсификации
экономики. «В первоочередном порядке должно быть ре-
конструировано само машиностроение. Для его перевоору-
жения требуется резко увеличить производство современ-
ных станков, кузнечно-прессового, литейного, сварочного
и другого прогрессивного технологического оборудова-
ния» 8. В последнее время Центральным Комитетом пар-
тии и правительством принят ряд крупных решений по
таким ключевым направлениям развития машинострое-
ния, как гибкие автоматизированные производства, ротор-
ные и роторно-конвейерные линии, разработка, выпуск и
применение вычислительной техники в народном хозяй-
стве, систем автоматизированного проектирования.
Все эти меры направлены на создание качественно но-
вых систем машин, аппаратов и приборов, на применение
в производстве новых технологических процессов, в том
числе автоматизированных линий и заводов, работающих
по так называемой безлюдной технологии. «Тем самым
закладывается серьезная база мощного подъема советско-
го машиностроения как основы технической реконструк-
ции народного хозяйства. Это — магистральное направле-
ние нашего развития, и его надо твердо выдерживать
сейчас и в будущем» 9.
Задачи ускорения научно-технического прогресса,
проблемы развития машиностроения были проанализиро-
ваны на XXVII съезде КПСС; они получили конкретное
отражение в принятых на съезде решениях. Предусмот-
рено в первоочередном порядке обеспечить коренную ре-
конструкцию и опережающее развитие машиностроитель-
ного комплекса, прежде всего станкостроения, производ-
ства вычислительной техники, приборостроения, электро
технической и электронной промышленности. В целом за
двенадцатую пятилетку выпуск продукции машинострое-
ния и металлообработки возрастет на 40—45%.
Ускоренный рост производства продукции машино
строения должен быть достигнут при одновременном; су-
8 Горбачев М. С. Коренной вопрос экономической политики пар
тии: (Доклад на совещании в ЦК КПСС по вопросам ускорения
научно-технического прогресса 11 июня 198-5 г.). М.: Политиздат,
1985. С. 14. -
9 Там же, С. 15.
Развитие машиностроения и его научное обеспечение
131
щёствённом повышении ее качества, резком сокращении
сроков разработки и внедрения новой техники. Поставле-
на задача обеспечить создание и освоение техники новых
поколений, позволяющей многократно повысить произво-
дительность труда и существенно снизить материальные
затраты.
Для реализации этих задач в отличие от принимав-
шихся ранее плановых заданий намечены конкретные на-
учно-технические показатели. Так, предусмотрено обеспе-
чить, чтобы все вновь осваиваемые виды техники по про-
изводительности и надежности превосходили не менее
чем в 1,5—2 раза выпускаемую аналогичную продукцию.
Сроки разработки и освоения новой техники должны
быть сокращены в 3—4 раза. В машиностроении будут
широко внедряться гибкие переналаживаемые производ-
ства и системы автоматизированного проектирования,
автоматические линии, машины и оборудование со
встроенными средствами микропроцессорной техники,
мп'огооперационные станки с числовым программным уп-
равлением, робототехнические, роторные и роторно-кон-
вбйёрные линии.
В производстве машиностроительной продукции для
различных отраслей народного хозяйства заметно увели-
чивается доля новых изделий. За счет глубокой модифика-
ции и замены устаревшей новой высокоэффективной тех-
никой значительно снизится объем продукции, выпускае-
мой свыше 10 лет. Ежегодное обновление активной ча-
сти производственных фондов достигнет 10—12% (что
значительно выше показателей девятой—одиннадцатой
пятилеток). Качественно новый уровень средств труда
достигается тем, что предусмотрено осуществить переход
от производства отдельных машин к созданию комплексов
машин, оборудования, приборов и систем с высокой сте-
пенью комплексной механизации и автоматизации по все-
му технологическому циклу.
Действенное и эффективное научное обеспечение всег-
да являлось необходимым условием качественного про-
гресса машиностроительного производства. Тем более
ножным оно является в новый период НТР, когда опти-
мизация технических параметров машин и оборудования,
создание принципиально новых видов техники становят-
ся невозможными без глубоких научных исследований и
5*
132 Машиностроение и машиноведение: Проблемы развития
разработок, без реализации на их основе эффективных
проектно-конструкторских решений.
Научные основы машиностроения, его теоретическую
базу определяют комплексные широкомасштабные иссле-
дования и разработки, осуществляемые в рамках специа-
лизированной технической науки — машиноведения. В со-
временном понимании машиноведение представляет собой
пауку о машинах, объединяющую комплекс научных
дисциплин, связанных с машиностроением, независимо от
отраслевой принадлежности и целевого назначения ма-
шин. Основные функции машиноведения — изучение и
разработка важнейших проблем расчета, проектирования,
изготовления и эксплуатации машин.
Машиноведение справедливо называют идеологией ма-
шиностроения: оно создает надежное и долговременное
научное обеспечение машинного производства; оно опре-
деляет наиболее рациональные пути создания новых ма-
шин периода НТР, принципы проектирования высокоэф-
фективных машин будущих поколений.
Историческое развитие машинного производства, по-
стоянное расширение видов и многообразия машинной
техники, усложнение конструкции машин и механизмов,
условий их функционирования, систем управления — все
это значительно расширило диапазон машиноведческих
исследований, в огромной степени повысило их значи-
мость в научно-техническом прогрессе машиностроения.
Комплекс научных дисциплин, объединяемых совре-
менным машиноведением, весьма широк. Это прежде все-
го общая теория механизмов и машин, создающая методы
исследования и проектирования машин, изучающая свой-
ства механизмов, их динамику в различных условиях при-
менения с целью создания рациональных образцов машин
на основе кинематического и динамического анализа и
синтеза механизмов. Составной частью машиноведения
являются дисциплины, изучающие свойства .конструкци-
онных материалов, применяемых в машиностроении, ис-
следующие проблемы прочности и несущей способности
узлов и деталей машин в различных условиях эксплуа-
тации. Важная часть машиноведения — теория трения,
исследования износа и износостойкости машин, на основе
которых решаются вопросы повышения качества поверх-
ности сопряженных деталей, их смазки, увеличения коэф-
фициента полезного действия и ресурса работы машин.
машиностроения и его научное обеспечение
133
Машиноведение изучает также проблемы надежности в
машиностроении, методы точных измерений, вопросы
взаимозаменяемости деталей и узлов машин, научные
основы унификации и стандартизации.
Весьма важным (особенно для каждой специализиро-
ванной отрасли машиностроения) являются исследования
оптимальных технологических процессов изготовления ма-
шин и технологичности вновь создаваемых конструкций.
Значительное место в современном машиноведении зани-
мает теория машин-автоматов, создающая принципы ис-
следования и построения машин автоматического дейст-
вия, методы проектирования промышленных роботов и
манипуляторов различного производственного назначения.
Во все периоды своего развития машиноведение опи-
ралось на прочную базу фундаментальных и прикладных
научных достижений в различных естественных и техни-
ческих пауках. Объединяя широкий комплекс теоретиче-
ских и экспериментальных работ, машиноведение тесно
связано с исследованиями и достижениями в таких обла-
стях науки, как автоматика и вычислительная техника,
аэро- и газодинамика, физическая химия, электроника,
электротехника и т. д. В свою очередь, потребности ма-
шиноведения способствуют решению ряда важных про-
блем в этих областях науки, стимулируют их развитие,
позволяют создавать новое машинное оборудование, не-
обходимое для проведения крупных экспериментальных
работ.
В условиях ускорения научно-технического прогресса
падачи машиноведения намного усложняются, поскольку
они связаны с неуклонным повышением требований к ка-
чественным характеристикам машин. Эти повышенные
требования относятся к надежности, долговечности, изно-
состойкости машин, точности выполняемых ими функций,
стабильности работы. Растут также требования к произ-
водительности и экономичности. Вместе с тем усложняют-
ся условия работы машин: расширяется диапазон темпе-
ратур, работа в агрессивных средах, глубоком вакууме,
При повышенной радиации. Увеличение производительно-
сти* машин в более жестких условиях их работы обуслов-
ливает необходимость усложнения конструкций машин за
счет применения таких узлов, как электромеханические
п электронные устройства, гидравлические и пневматиче-
ские механизмы и т. д.
134 Машиностроение и машиноведение: проблемы, раввитйй
Вместе с. ростом требований к машинам и оборудова-
нию, вместе с непрерывным усложнением условий их ра-
боты возрастают масштабы проблем и задач, решение ко-
торых ложится на плечи современного машиноведения.
Так, существенное значение приобретает решение про-
блем оптимального синтеза машин и механизмов, для чего
необходимо совершенствование существующих и создание
новых методов расчета при проектировании машин с уче-
том, например, переменных механических параметров.
Обеспечение надежности машин тесно связано с пробле-
мой конструкционной прочности. В этой области особого
внимания заслуживают научные исследования по приме-
нению в машиностроении неметаллических и композици-
онных материалов, качественно отличающихся от тради-
ционных металлов своими механическими и физическими
свойствами. Применение таких материалов наряду с усо-
вершенствованием конструкций, улучшением расчетов на
прочность и ресурс позволит значительно уменьшить рас-
ход металла для изготовления машин и оборудования.
Повышение технических характеристик и увеличение
металлоемкости многих машин неизбежно связаны с ро-
стом их энергоемкости. В этой связи представляют не-
сомненную актуальность научные исследования по опре-
делению оптимального соотношения таких главных
показателей машины, как производительность, металлоем-
кость, энергоемкость. Очевидно, не всегда оправдано уве-
личение производительности машин, которое неизбежно
приводит к значительному (непропорциональному) уве-
личению других показателей, совместно определяющих
эффективность использования машины. Чрезмерное увле-
чение машинами-гигантами зачастую не оправдано и по
той причине, что выход из строя такой машины в резуль-
тате поломок или отсутствия запасных частей приносит
значительно большие материальные потери, чем машины
«средней» категории, к тому же отличающейся мобиль-
ностью и повышенной маневренностью.
В последние десятилетия в связи с быстрым развити-
ем техники теория машин и механизмов как составная
часть машиноведения приобрела новое содержание. Суще-
ственное развитие получили теория колебаний, биомеха-
ника систем человек—машина, акустическая динамика,
проблемы автоматического управления и др. Успехи раз-
вития теории машин и механизмов обеспечили создание
Развитие машиностроения и его научное обеспечение
135
оригинальных новых машин (типа лунохода, механизмов
стыковки космических кораблей, роботов и манипулято-
ров, экзоскелетонов, аппаратов для глубоководных иссле-
дований) .
Значительно повысилось быстродействие машин, что
привело не только к увеличению динамических нагрузок
па звенья механизмов и рабочие органы машины, но и к
значительному повышению уровня вибраций и порождае-
мого этим шума. Поскольку вибрации возникают при ра-
боте любой машины, в последние годы проблема вибро-
ващиты и снижения шума машин стала объектом глубо-
ких исследований. Изучение динамики систем человек—
машина—среда также становится предметом теории ма-
шин и механизмов. Эта задача особенно актуальна для
разработки эффективных средств выброзащиты человека-
оператора, управляющего высокоскоростными технологи-
ческими и транспортными средствами, летательными ап-
паратами, машинами вибрационного типа действия.
Вместе с тем рационально программируемые резонансные
состояния и другие вибрационные эффекты дают возмож-
ность построить высокоэкономичные и производительные
машины для разработки твердых пород, виброизмельче-
пия, вибросепарирования, вибротранспортировки сыпучих
грузов, виброупрочнения деталей машин и др. При этом
широко применяются научные основы теории колебаний
н биомеханики.
Одним из основных направлений развития современ-
ного машиностроения является комплексная механизация
Н автоматизация всех видов производства с целью облег-
ания и исключения физического труда людей, повыше-
ния производительности их труда, улучшения качества
продукции, обеспечения широкого выпуска изделий мас-
сового производства. Одновременно с этим важнейшей
становится проблема автоматизации интеллектуального
труда, замены человека машиной в решении различных
логических задач. Автоматизация физического и интел-
лектуального труда человека требует создания новых ме-
ханизмов, машин-автоматов и систем машин автоматиче-
ского действия.
Остановимся несколько подробнее на актуальных про-
блемах автоматизации в машиностроении и направлениях
создания принципиально новых так называемых безлюд-
ных машиностроительных производств.
136
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
Анализ основных тенденций научно-технического про-
гресса позволяет со всей определенностью утверждать, что
предприятия завтрашнего дня будут высокоавтоматизиро-
ванными с максимальным высвобождением людей от тя-
желого ручного труда.
Создапие« безлюдных» заводов — перспектива разви-
тия современного производства. Каждый шаг в этом на-
правлении позволит экономить трудовые ресурсы, решать
многие социальные проблемы. Машиностроение уже се-
годня готово к внедрению автоматических обрабатываю-
щих комплексов самого различного назначения, разраба-
тываемых на базе таких групп оборудования: 1) металло-
режущие станки с числовым программным управлением
(ЧПУ), оснащенные устройствами для автоматической
оперативной коррекции программ обработки; 2) коорди-
натные измерительные машины (КИМ), осуществляющие
автоматические измерения в ходе технологического про-
цесса и поставляющие информацию для его коррекции;
3) промышленные роботы (ПР) с программным управле-
нием, обеспечивающие автоматизацию самых разнообраз-
ных вспомогательных процессов производства и позволяю-
щие объединить в единую автоматическую систему обору-
дование обрабатывающего комплекса.
Высокая производительность, которой обладают спе-
циальные станки, и гибкость, характерная для универ-
сального оборудования, сделали станки с ЧПУ главным
средством автоматизации индивидуального и мелкосерий-
ного производства. Применение универсальных ЭВМ для
расчета и подготовки управляющих программ позволяет
повысить эффективность станков ЧПУ и улучшить орга-
низацию технологического процесса в целом. Конструкции
металлорежущего оборудования с ЧПУ постоянно совер-
шенствуются. Новые научно-технические проблемы свя-
заны с обеспечением совместной работы таких станков с
автоматическим транспортом, промышленными роботами,
координатными измерительными машинами и другим обо-
рудованием в условиях автоматизированного производ-
ства.
Возрастает роль адаптивных систем управления. Если
оборудование с ЧПУ позволило автоматизировать собст-
венно процесс обработки деталей (перемещения исполни-
тельных органов станка, смену режущего инструмента
И др.), то адаптивные системы управления позволяют ав-
Развитие машиностроения и его научное обеспечение
137
томатизировать геометрическую наладку станков методом
коррекции управляющей программы (станок оснащается
измерительным устройством, например измерительной
головкой, и блоком коррекции, расположенным в системе
управления). Другая разновидность таких систем — адап-
тивная система управления режимами резания — автома-
тизирует технологическую наладку станка (в системе
управления на основе полученной от специальных датчи-
ков информации и введенных заранее критериев автома-
тически выбираются или уточняются режимы резания).
Что касается актуальных научных проблем робото-
техники, то многие из них вызваны тем, что системы
управления большинством современных промышленных
роботов используют лишь внутренние обратные связи.
Робот
ТУР-10 КМ
общепромышлен-
ного применения.
Создан НПО
«Техноприбор»
по результатам
научных работ
ИМАШ АН СССР.
Реализует
концепцию
динамической
развязки
движений
1^8 Машиностроение и машиноведение: проблемы pdeeUTUA
Такие ПР не имеют устройств, позволяющих восприни-
мать информацию о внешней среде (в том числе об объек-
тах манипулирования), и действуют по неизменяемой в
процессе работы жесткой программе. Поэтому и внешняя
среда в подобных случаях должна быть организована на-
столько жестко, насколько это необходимо для ПР. Ины-
ми словами, объекты манипулирования должны быть во-
время, с заданной ориентацией и достаточно точно пода-
ны на загрузочную позицию, а действия робота и
обслуживаемого им оборудования жестко синхронизиро-
ваны. Все это требует дополнительного оснащения робота
(до 40—50% стоимости), снижает степень его универ-
сальности и, следовательно, существенно увеличивает сро-
ки переналадки производства на новый вид продукции.
Чтобы создать гибкие обрабатывающие комплексы, не-
обходимо разработать ПР, которые снабжены специаль-
ными устройствами для восприятия внешней информации
и способны использовать эту информацию в процессе
реализации заданной программы действия (такие ПР
принято называть очувствленными — ОПР). Информация
о текущем состоянии технологического процесса, об отно-
сительном расположении захвата ПР, объектов манипу-
лирования и среды позволяет автоматизировать многие
специфические технологические операции (например, ду-
говую сварку, которой присуще неточное базирование сва-
риваемых элементов; сборку, когда условия сопряжения
накладывают на собираемые элементы кинематические
связи, и др.). Применение ОПР на погрузочно-разгрузоч-
ных операциях в гибком машиностроительном производ-
стве позволит эффективно загружать технологическое обо-
рудование заготовками, сортировать детали, отбирать их
с конвейера и т. п.
Создание ОПР связано с решением сложного комп-
лекса научно-технических проблем, таких, как разработка
методов получения обобщенных характеристик кинемати-
ческих и динамических свойств структур с большим чис-
лом степеней свободы; развитие методов структурного,
кинематического и динамического анализа и синтеза ме-
ханических рук промышленных роботов; дальнейшее раз-
витие теории, методов и алгоритмов управления роботами
с учетом разнообразия движений в тех ситуациях, ин-
формация о которых поступает от обслуживаемого обо-
рудования; разработка методов, систем и средств для
Развитие машиностроения и его научное обеспечение
139
оснащения ПР искусственными органами чувств, позво-
ляющими собирать и обрабатывать информацию о внеш-
ней среде.
Очевидно, что уровни «квалификации» робота и уров-
ни организации среды, необходимые для эффективного
взаимодействия системы робот—объект—среда, неразрыв-
но связаны между собой. Улучшение функциональных
свойств робота позволит меньше заботиться об организа-
ции внешней среды в промышленном производстве. Оче-
видно также, что функциональные свойства робота при
прочих равных условиях определяются мощностью
средств обработки информации (быстродействием и объ-
емом памяти ЭВМ) и характеристиками искусственных
органов чувств.
Особо нужно остановиться на гибких производствах,
развитие которых обусловливает научно-технический про-
гресс машиностроения во всех развитых странах мира10.
Гибкие производства отличаются прежде всего высоким
уровнем автоматизации и большой мобильностью при
переходе на выпуск новых изделий. По расчетам специа-
листов, на предприятиях, реализующих принципы гибкой
безлюдной технологии, число работающих может быть в
ПО—100 раз меньше, чем на существующих высокомеха-
низированных предприятиях. Роль человека в условиях
ГАП сведется в основном к разработке программ для уп-
равляющих ЭВМ, наладке и ремонту оборудования.
Безусловно, что «безлюдные» предприятия не возник-
нут лишь на основе эволюции традиционных производств.
Им предстоит пройти сложный, принципиально новый
путь — от комплексной механизации и автоматизации
отдельных технологических звеньев к их слиянию в еди-
ный автоматизированный организм. Такой подход позво-
ляет сочетать конечную цель автоматизации в машино-
строении с сегодняшними задачами по повышению эф-
фективности производства, в частности с созданием ав-
томатизированных технологических комплексов оборудо-
папия. Именно поэтому подобные комплексы разрабаты-
ваются как будущие составные части «безлюдных» пред-
приятий.
Такие производства именуют часто ГАП (гибкие автоматизи-
рованные производства), ГПС (гибкие производственные систе-
щя)^ ГПП (гибкие переналаживаемые производства).
140 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
На таком автоматизированном предприятии приходит-
ся решать обычную для комплексной автоматизации за-
дачу объединения посредством управления технологиче-
ских, контрольно-измерительных, загрузочных и транс-
портных систем. Однако количество информации,
с которой приходится иметь дело при создании информа-
ционно-управляющей системы «безлюдного» предприятия,
привносит в задачу качественную новизну. Наибольшие
трудности связаны с решением проблемы создания мощ-
ного системного программного обеспечения производства.
На базе управления от ЭВМ в единую структуру будут
сведены технологические процессы всего предприятия.
Одновременно могут быть машинизированы операции
проектирования и разработки технологии, обеспечена
стыковка управления технологическими процессами с ав-
томатизированными системами организационного управ-
ления производством. Создаваемые высокопроизводитель-
ные комплексы в процессе эксплуатации должны быть
исключительно надежны, что во многом связано с исполь-
зованием средств диагностики, базирующихся на ЭВМ.
Комплексная автоматизация обеспечивает не только
повышение производительности и исключение ручного
труда. Сегодня одним из решающих условий научно-тех-
нического прогресса стало постоянное совершенствование
и обновление выпускаемой продукции. Это означает, что
не только серийные и мелкосерийные, но и большинство
массовых производств должны обладать высокой гиб-
костью, т. е. способностью быстро переключаться на вы-
пуск новых изделий при минимальных затратах матери-
альных средств, трудовых ресурсов и интеллектуальной
энергии.
На новом этапе НТР темпы развития машинострое-
ния должны быть стабильно высокими, причем не только
в количественном отношении (как это было в недавнем
прошлом), но главным образом в качественной динамике.
Доля впервые выпускаемой техники в общем объеме про-
дукции машиностроения должна быть доведена в ближай-
шие годы не менее чем до 13%. Практически это означа-
ет, что выпускаемая машиностроительным комплексом
страны продукции должна полностью обновляться в тече-
ние 7—8 лет.
Естественно, что такие высокие темпы обновления воз-
мо?кщ>т лишь при значительном повышении уровня науч-
Развитие машиностроения и его научное обеспечение
141
пых исследований и разработок, оптимизации всех форм
И условий взаимосвязи науки и производства, ускоренной
реализации научных достижений. Коренная задача — ук-
репить связи науки и производства, создать такие орга-
низационные формы интеграции науки, техники и произ-
водства, которые позволяют обеспечить четкое и быстрое
прохождение научных идей от зарождения до широкого
применения на практике.
Наиболее эффективно результаты крупных научных
исследований должны воплощаться в машиностроитель-
ном комплексе, которому принадлежит определяющая
роль в повышении производительности и качестве обще-
ственного труда. К сожалению, передовые позиции нашей
пауки в области фундаментальных исследований далеко
по всегда эффективно используются в практической дея-
тельности. Причины такого положения кроются прежде
всего в отсутствии четкой системы и гибкости организа-
ционных структур, которые бы связывали научную и
практическую деятельность и обеспечили эффективное
взаимовлияние науки и практики.
В последнее время принят ряд конкретных мер, на-
правленных на совершенствование систем освоения и ис-
пользования научных достижений. Принципиальное зна-
чение имеет расширение сети межотраслевых научно-тех-
нических комплексов. Уже сейчас Академия наук СССР
возглавляет комплексы по таким перспективным направ-
лениям технического прогресса, как персональные ком-
пьютеры, волоконная оптика, надежность машин, техноло-
гические лазеры, биотехнология. Особенность работы соз-
данных комплексов состоит в объединении ведущих
академических и отраслевых институтов, СКВ и заводов
(•, привлечением кафедр высшей школы. Это новая, более
совершенная форма организации коллективного труда
ученых по единым целевым приоритетным направлениям.
В рамках комплекса «Надежность машин» предусмот-
рено проведение работ по повышению качества, ресурса
И надежности машиностроительной продукции. Разработа-
ны и отобраны для использования образцы специальных
датчиков, испытательных стендов, диагностической аппа-
ратуры и приборов, созданных в институтах Академии
паук СССР и отраслевых НИИ. Эти отечественные разра-
ботки по своим характеристикам пе уступают лучшим
Мировым образцам. Они прошли промыщледные испыта-
142
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ния и будут освоены в серийном производстве на заводах
комплекса в текущей пятилетке.
Это позволит оснастить крупнейшие машиностроитель-
ные объединения и заводы страны самым современным
испытательным и диагностическим оборудованием и тем
самым способствовать повышению качества, ресурса ,и
надежности выпускаемой техники. В рамках научно-тех-
нического комплекса будут также решаться задачи
по созданию новых конструкционных материалов и уп-
рочняющих технологий, обеспечивающих защиту машин
от износа и продление их жизненного цикла.
С целью углубления исследований в области машино-
строения Академия наук СССР с привлечением академий
наук союзных республик и Сибирского отделения Акаде-
мии наук разработала комплексную программу фундамен-
тальных исследований, а также расширила совместные
исследования по наиболее актуальным проблемам с ма-
шиностроительными министерствами, научно-производст-
венными объединениями и предприятиями промышлен-
ности.
Приступило к работе созданное в 1986 г. новое Отде-
ление проблем машиностроения, механики и процессов
управления АН СССР; функционируют и его научные
центры в промышленно развитых регионах страны. Рабо-
ты по актуальным проблемам машиностроения начали не-
давно образованные институты в Ленинграде, Свердлов-
ске, Уфе. Немаловажно, что для ускорения внедрения
научных исследований ряд лабораторий этих институтов
организован непосредственно на ведущих машинострои-
тельных заводах.
Положительный опыт взаимодействия академических
и промышленных организаций накоплен в последнее вре-
мя в объединении «Завод им. Лихачева», где созданы ака-
демические лаборатории по системам автоматизированного
проектирования (САПР) и лазерным упрочнениям. Это
позволило заметно повысить уровень проектных работ и
ресурс выпускаемых заводом автомобилей при снижении
их материалоемкости. На московском станкостроитель-
ном заводе «Красный пролетарий» организованы лабора-
тории Института машиноведения им. А. А. Благонравова
по проблемам надежности робототехничёских систем: Бла-
годаря совместной работе в короткие сроки здесь создан
рдатно-цромыщленный образец роботц прцнципцалщю
Развитие машиностроения и еео научное обеспечение
143
нового типа, основанного ца эффекте резонанса. При
этом энергопотребление привода снижено в 5—7 раз, ме-
таллоемкость за счет применения композиционных мате-
риалов — до 30%, в несколько раз повышена надежность.
Успешно ведутся совместные работы Академии наук
СССР с крупнейшим производственным объединением
«Ростсельмаш» по обеспечению надежности нового серий-
ного комбайна «Дон-1500».
Пока такого рода примеров немного. Не нашли еще
широкого практического применения в машиностроитель-
ных отраслях открытые советскими учеными эффектив-
ные методы ультразвуковой обработки материалов при
адаптивном управлении, методы сверхпластичности и
электропластичности металлов, явления избирательного
переноса, самораспространяющийся высокотемпературный
синтез и другие технологические процессы. Академии
паук СССР предстоит и дальше развивать прямые кон-
такты с промышленностью с целью более эффективного
использования своего научного потенциала.
Важным является вопрос об улучшении информацион-
ного обслуживания научных центров. Сегодня промыш-
ленность, инженеры и конструкторы остро нуждаются в
оперативной информации о последних научных достиже-
ниях в форме, максимально удобной и доступной для
восприятия и практического применения. В этом плане
ответственной задачей является издание энциклопедии по
машиностроению, отражающей самые последние достиже-
ния отечественной и мировой науки в этой области. Под-
готовительная работа по созданию такой энциклопедии
учеными-машиноведами уже проводится.
Намеченные на двенадцатую пятилетку и более отда-
ЛОпную перспективу задачи ускорения научно-техническо-
го прогресса и усиления воздействия науки на развитие
нсек отраслей народного хозяйства ставят серьезные про-
блемы дальнейшей активизации исследований на основ-
ных научно-технических направлениях. Это прежде всего
относится к машиноведению как важнейшей комплексной
пауке, решающей многообразные вопросы развития и со-
вершенствования современного машиностроительного про-
изводства.
Возрастающее значение машиностроения в развитии
народного хозяйства и интенсификации экономики страны
определяет все большую роль машиноведения в научно-
144 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
техническом прогрессе промышленного производства,
в успешном решении сложных задач создания высокопро-
изводительных, эффективных и надежных машин буду-
щих поколений.
ОСНОВА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО
ПРОГРЕССА1
На современном этапе развития научно-технической
революции научно-технический прогресс характеризуют
такие основные факторы: опережающее интенсивное раз-
витие науки, направленное на выявление наиболее эффек-
тивных путей общественного производства; разработка
принципиально новых технических средств и предметов
труда, а также методов и средств комплексной научной
организации труда и управления производственными про-
цессами; сокращение всего цикла работ «от идеи до внед-
рения»; широкое внедрение новейших достижений отече-
ственной и зарубежной науки и техники в промышлен-
ность; углубление специализации и кооперирования во
всех областях материального производства; расширение
масштабов производственной подготовки и рост профес-
сионального уровня кадров.
Главная задача научно-технического прогресса — все-
мерное повышение производительности труда во всех от-
раслях народного хозяйства, снижение материалоемкости
и повышение качества продукции, уменьшение производ-
ственных затрат и удельных капиталовложений. На осно-
ве научно-технического прогресса совершенствуется ме-
тодология управления народным хозяйством, применяются
новые прогрессивные методы планирования и экономиче-
ского стимулирования общественного производства.
Ускорение научно-технического прогресса обеспечива-
ется экономическим развитием нашей страны, возрастаю-
щим удельным весом капиталовложений в науку. Ассиг-
нования на науку постоянно увеличиваются и состав-
ляют ныне свыше 22 млрд. руб. ежегодно. В сфере науки
и техники работают более 1,3 млн научных работников,
1 Вести, машиностроения. 1981. № 11. С. 19-24,
Основа, научно-технического прогресса
145
или одна четвертая часть всех научных работников мира.
Развитие науки на современном этапе характеризует-
ся следующими особенностями:
— превращение науки в непосредственную произво-
дительную силу общества. Наука становится высокоэф-
фективной отраслью народного хозяйства, так как ока-
зывает прямое воздействие па развитие техники и про-
изводства. Изменяются организационные формы научной
деятельности от научных центров и институтов Академии
паук СССР до научных подразделений на предприятиях.
Совершенствуются формы содружества науки и произ-
водства;
— расширение сферы применения науки. Ее резуль-
таты используются во всех сферах материального произ-
водства, например широко внедряются последние дости-
жения электроники, кибернетики, лазерной техники,
робототехнических систем, новых синтетических мате-
риалов и т. п. в машиностроении, на транспорте,
В сельском хозяйстве, в легкой промышленности, в меди-
цине, в создании автоматизированных систем планирова-
ния и управления народным хозяйством;
— ускоренное развитие науки. Для науки характерен
экстенсивный путь развития, основные резервы которого
кроются в повышении производительности научного тру-
да за счет улучшения организации и управления, по-
стоянного совершенствования экспериментальной базы и
автоматизации экспериментального исследования, широ-
кого применения новых методов исследования, включая
математическое моделирование сложных систем и явле-
ний с применением ЭВМ новых поколений, более четкой
ориентации научного поиска на конечные результаты;
— опережающее (по отношению к технике и произ-
водству) развитие науки. Наука создает предпосылки
для появления новых отраслей техники. Достаточно
вспомнить основные этапы становления атомной энерге-
тики, создания нескольких поколений ЭВМ, робототехни-
ческих систем, развитие биомеханики, исследование кос-
моса и глубин океана, успешное решение комплексных
проблем автоматизации проектирования конструкций,
технологических процессов и изготовления новой техни-
ки, Примером опережающего развития науки является
развитие такой области механики, как теория колебаний.
В настоящее время обнаружены интересные эффекты
146 Машиностроение и Машиноведение: проблемы развития
управления волновыми процессами, на основе которых
возможно создание новых технологических процессов.
Например, установлено, что за счет управления волновы-
ми движениями в пограничном слое трубы, по которой
движется жидкость, можно в 1,5—3 раза увеличить рас-
ход потока. Этот эффект можно использовать при транс-
портировке и добыче нефти и газа. Одним из приложений
теории колебаний многофазных сред является космиче-
ская технология. В космосе нет идеальной невесомости,
а есть микрогравитация, что может привести к наруше-
нию протекания технологических процессов. Здесь не мо-
жет быть реального осуществления строго равномерного
распределения твердых примесей в основном материале
при получении, например, композитных материалов или
газовых пузырей при получении пеноматериалов, не обес-
печивается стабильность смеси при смешивании не сме-
шивающихся на Земле жидкостей и т. п. Поэтому возни-
кает необходимость в управлении процессами получения
материалов с помощью управляющих вибрационных воз-
действий. В настоящее время заложены научные основы
управляемых вибрационных процессов для космической
технологии и ведутся поиски в этом перспективном на-
правлении;
— комплексное развитие науки. Комплексное разви-
тие современной науки проявляется во всевозрастающей
потребности объединения усилий представителей различ-
ных направлений для решения комплексных научных
проблем, что способствует повышению эффективности ис-
следований и позволяет наметить к концу исследования
разнообразные возможные сферы эффективного использо-
вания их результатов;
— автоматизация процессов научных исследований.
Использование математических методов и электронно-
вычислительной техники как средства решения многих
исследовательских задач позволяет повысить производи-
тельность труда научных работников, сократить цикл ис-
следования и решать те научные задачи, которые не мог-
ли бы быть решены другими средствами. В Институте
машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР на ос-
нове успехов вычислительной математики и возможностей
ЭВМ новых поколений разработан и внедрен метод вы-
бора оптимальных параметров, позволяющий учитывать
основные (в том числе противоречивые) требования к
Основа научно-технического прогресса
147
Проектируемым машинам и механизмам и создавать вы-
соконадежные и экономичные машины при минимальной
материалоемкости.
Итак, основой научно-технического прогресса являет-
ся развитие науки. Но реализовать ее достижения, пре-
вратить их в материальные объекты производства может
прежде всего машиностроение. То передовое, что создает
научная и инженерная мысль, машиностроение призвано
без промедления осваивать, воплощать в высокоэффектив-
ные, надежные машины, приборы, технологические линии.
Машиностроению принадлежит первостепенная роль в
повышении технического уровня общественного произ-
водства. Его развитие — это основа роста производства и
улучшения качества продукции всего народного хозяйст-
ву. Машиностроение по праву считают одной из ключе-
вых отраслей социалистической экономики и фундамен-
том технического прогресса.
В Советском Союзе создано многоотраслевое машино-
строение, способное удовлетворить самые разнообразные
Потребности народного хозяйства в современных орудиях
труда. Это мощная, широко развитая индустрия, обеспе-
чивающая народное хозяйство практически всеми необхо-
димыми видами техники, способная производить не
только новую технику на уровне мировых достижений,
по и принципиально новую технику, не имеющую анало-
гов в мировой практике (например, для исследования
космоса, освоения Арктики, развития атомной энергети-
ки, выполнения сложных операций по пересадке сердца
И почек, обработке ран лучами лазера и т. п.).
В настоящее время отечественное машиностроение
должно ускоренно развиваться по таким важнейшим на-
правлениям, как создание машин для осуществления
принципиально новых технологических процессов; повы-
шение единичной мощности и производительности машин;
создание автоматизированных комплексов и систем ма-
шин; снижение их металлоемкости; увеличение надежно-
го:, ресурса; создание автоматизированных систем управ-
ления технологическими процессами; развитие специали-
зации и концентрации машиностроительного производст-
ве ; совершенствование структуры программируемых
производств; усиление мобильности машиностроения и
ускорение его технического перевооружения; развитие,
централизованного ремонта машцц ц производства запад?
148 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ных частей. Разработка и освоение экономически эффек-
тивных технологических процессов получения и обработ-
ки металла, создание оборудования для их осуществле-
ния — основная программа деятельности специалистов-
машиностроителей в ближайшие годы.
В общем итоге технический прогресс выражается в
систематическом обновлении средств производства и про-
изводимой ими продукции. За последние 20—25 лет темп
процесса обновления продукции возрос в 3,5—4 раза,
а по отдельным прогрессивным отраслям в 5—10 раз.
Нашими учеными был разработан и создан новый тип
атомного реактора, работающего на быстрых нейтронах.
Особенностью его является использование урана-238,
доля которого в природном уране составляет 99,3%.
В итоге коэффициент использования урановой руды уве-
личивается в десятки раз.
Шагающие и роторные экскаваторы, созданные в на-
шей стране, по своим технико-экономическим параметрам
не уступают мировым образцам, а по ряду показателе!!
превосходят их. Большое внимание уделяется развитию
станкостроения. Эта отрасль ежегодно выпускает около
300 тыс. металлорежущих станков, кузнечно-прессовых и
литейных машин. Творческим коллективам станкострои-
тельной промышленности предстоит создать около
400 принципиально новых видов этого оборудования.
Необходимо ускорить развитие производства комплек-
сов металообрабатывающего оборудования, оснащенных
автоматическими манипуляторами; значительно увели-
чить выпуск металлообрабатывающих станков с числовым
программным управлением, особенно многооперационных
с автоматической сменой инструмента; автоматических
линий для машиностроения и металлообработки, в том
числе переналаживаемых; тяжелых и уникальных метал-
лорежущих станков и кузнечно-прессовых машин; обору-
дования по автоматизации сборки массовых изделий; ре-
шить вопрос производства комплексов автоматического
деревообрабатывающего оборудования; увеличить изго-
товление инструмента, в том числе абразивного, обеспе-
чив более полное удовлетворение потребности в нем ма-
шиностроения и металлообработки.
За счет применения станков с числовым программным
управлением производительность труда повышается в
|^~4 раза, улучшается качество обработан детадай ма-
Основа научно-технического прогресса
149
шин, а сроки подготовки производства сокращаются в
1,4—2 раза.
В повышении эффективности общественного произ-
водства важную роль играет снижение материалоемкости.
В машиностроении снижение материалоемкости имеет
особое значение, так как оно потребляет 40% всех чер-
ных металлов, а также значительную долю дорогостоя-
щих и дефицитных материалов. В последние годы достиг-
нуты определенные успехи по замене металлов новыми
синтетическими неметаллическими материалами, такими,
как полимерные стеклопластики, синтетические алмазы.
В ближайшие годы предусмотрено снижение материа-
лоемкости в машиностроении и металлообработке в сред-
нем не менее чем на 18—20%. В связи с этим данную
задачу нужно решать в направлении экономии металлов,
совершенствования применяемых материалов и техноло-
гических процессов их изготовления. Более компактные
машины и оборудование требуют меньших производст-
венных площадей, транспортных расходов и капитальных
вложений, обеспечивая значительную экономию материа-
лов и средств. Применение в машиностроении способа
непрерывной разливки стали позволяет сократить расход
металла на 15%. Применение вакуумированной стали по-
зволяет снизить расход металла на 10—15%. Большим
резервом экономии черного металла в машиностроении
является расширение применения алюминия, который
имеет ряд преимуществ по сравнению с железом.
Для снижения конструктивной металлоемкости машин
ученые изыскивают новые решения на основе создания
рациональных схем и сочленений, применения упрочняю-
щей физико-химической, термической и механической об-
работки деталей и пр. В Институте машиноведения, на-
пример, на базе исследований механических свойств
композитных материалов при температурах от —196 до
I 200° С при статическом, скоростном и циклическом на-
гружении разрабатываются научные основы оптимизации
конструкций из композитов (по критериям минимальной
массы с заданными характеристиками прочности, жестко-
сти, акустической и термической усталости). Конструк-
торские разработки на основе работ Института машинове-
дения и других организаций позволят снизить суммарную
Массу изделий машиностроения на несколько тысяч тонн,
цто обеспечит значительную экономию лерцих оплатой
150 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
при существенном увеличении надежности и долговечно-
сти. Указанные исследования, как показали расчеты,
позволят, например, разработать основы замены металла
в конструкциях автомобилей типа «Жигули» на компо-
зитные полимерные материалы, что обеспечит значитель-
ную экономию не только металла, но и бензина на 15—
20% в связи со значительным уменьшением массы конст-
рукции.
Повышение эффективности и интенсификации общест-
венного производства неразрывно связано с разработкой
новой техники, для которой характерны существенное по-
вышение уровня автоматизации, рост быстродействия и
нагрузок в механизмах, увеличение мощности и произво-
дительности машинных агрегатов при необходимости
дальнейшего увеличения надежности, уменьшения массы,
сохранения работоспособности при длительной работе в
тяжелых экстремальных условиях (сверхвысокие и сверх-
низкие температуры, высокие давления и вакуум, радиа-
ционное воздействие, агрессивные среды, активная виб-
рация).
Масштабы работ по созданию, освоению и внедрению
в народное хозяйство новой техники довольно значитель-
ны. Вместе с тем во многих случаях еще отсутствует
комплекс машин, обеспечивающих полную механизацию
всего технологического процесса. Особенно отстает меха-
низация подъемно-транспортных операций, где ручным и
тяжелым трудом занято несколько миллионов людей. Ре-
шение этой проблемы учтено в комплексной программе по
механизации подъемно-транспортных работ. В програм-
мах по машиностроению предусмотрены задания по раз-
работке и изготовлению новейшего оборудования, машин
и приборов. Ставится главная задача — повышение каче-
ства, технико-экономического уровня и надежности машин
и оборудования, увеличения их единичной мощности, про-
изводительности.
Машиностроение призвано сыграть важную роль в
оказании помощи сельскому хозяйству при разработке
комплексной продовольственной программы. В рамках ра-
бот по сельскохозяйственному машиностроению Институт
машиноведения организовал работы по повышению на-
дежности и долговечности высоконагруженных узлов
комбайна «Нива». Проводятся исследования узлов трения
КРМбайта <;<Нтоа»? надежности и прочности несущие
Основа научно-тёхническбгб Прогрессе,
151
элементов конструкции, вибробезопасности системы ма-
шина—человек—оператор, даны новые предложения, по-
вышающие ресурс этой машины.
Разрабатывается программа по ускорению производ-
ства автоматических манипуляторов (роботов). Использо-
вание их позволит резко увеличить комплексную механи-
зацию как действующих, так и вновь создаваемых про-
изводственных процессов. С каждым годом и пятилетием
расширяются научно-исследовательские и конструктор-
ские разработки по автоматизации управления машинами,
их комплексами и технологическими процессами. На базе
использования достижений науки и техники предусматри-
вается развитие производства и обеспечение широкого
внедрения автоматических манипуляторов, встроенных
систем автоматического управления с использованием
микропроцессоров и мини-ЭВМ, создание автоматических
цехов и заводов.
Проблеме создания и широкого освоения промышлен-
ных роботов уделяется большое внимание Институтом
машиноведения им. А. А. Благонравова. Использова-
ние промышленных роботов как универсальных средств
автоматизации позволяет решить следующие задачи: об-
легчить труд человека, избавить его от выполнения тя-
желых, монотонных операций, часто в загрязненной и
вредной среде, при высоких температурах, в условиях
повышенного уровня вибраций; сделать производство бо-
лее ритмичных (ввести двух-или трехсменную работу обо-
рудования, что очень важно из-за дефицита рабочей
силы), более гибким (относительно просто переналажи-
ваемым на новую продукцию), дающим возможность
выпускать одновременно несколько видов продукции без
остановки и переналадок.
В Институте машиноведения получены новые резуль-
таты в области механики манипуляционной (двигатель-
ной) системы роботов. В частности, сформулированы
Принципы построения механических «рук» из условий
предельного облегчения их звеньев, возможности приме-
нения приводов любого типа — это вопросы выбора опти-
мального гидравлического и пневматического привода и
управления промышленными роботами. Решаются также
вопросы, связанные с необходимостью создания более
высокоорганизованных робототехнических систем, обла-
дающих способностью адаптироваться к изменяющимся
Машиностроение и машиноведение: проблемы развитйА
условиям окружающей среды. Работы этого направления,
проводимые в Институте машиноведения, связаны с со-
зданием совместно с другими организациями дискретного
информационного поля, которое может быть использова-
но, например, как «тестер» для выделения из массы пред-
метов заданного образца, что позволит автоматизировать
сложную технологию сборки узлов машин.
Следует отметить, что робототехнические системы мо-
гут быть не только манипуляционными. Существуют ша-
гающие машины, опытные действующие образцы таких
машин разработаны в ИМАШ. Особенностью их являет-
ся то, что задача управления движением машины решена
с максимальным приспособлением механической части си-
стемы для условий «ходьбы», с механической обратной
связью, что позволило обойтись без сложной управляю-
щей машины.
Разработаны и широко внедрены в промышленность
методы и средства технического диагностирования узлов
различного технологического оборудования. Очередной
задачей является создание автоматизированных диагно-
стических систем.
Для успешного решения задач в области машино-
строения и ускорения темпов научно-технического про-
гресса необходимо проектирование новейших технологи-
ческих процессов, обеспечение производства новых поко-
лений машин, которые составят основу народного хозяй-
ства в 80— '90-е годы нашего столетия и в первые деся-
тилетия будущего XXI века. Новые поколения машин
будут связаны с появлением и разработкой новых и
перспективных научных направлений в области механики
и машиностроения. Ученые должны видеть технику завт-
рашнего дня, работать над машинами будущего.
Машины и системы машин будущего должны обладать
высоким качеством, высокой единичной и суммарной
мощностью, малыми энергозатратами, способностью с вы-
сокой надежностью работать в различных эксплуатацион-
ных условиях, в том числе в экстремальных: в агрессив-
ной химической среде, при сверхвысоких и сверхнизких
температурах, при высоком давлении или в вакууме. Они
должны обеспечить высокий уровень механизации и ав-
томатизации всех сфер производства, радикальное повы-
шение производительности труда и качества продукции,
всемерное улучшение условий труда, охрану окружающей
Основа научно-технического прогресса
153
Лазерный технологический пост для закалки базовых деталей
в МСПО «Красный пролетарий»
Среды и рациональное использование материальных ре-
сурсов.
Это в первую очередь относится к новым поколениям
атомных энергетических реакторов (на быстрых нейтро-
нах, газовых и термоядерных), к автоматизированным
комплексам аппаратов в нефтехимической и газовой про-
мышленности, мощным скоростным транспортным сред-
ствам, автоматизированным высокопроизводительным
Комплексам металлургической промышленности (домны?
154 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
прокатные станы), к автоматическому металлорежущему,
кузнечно-прессовому и литейному оборудованию, к про-
мышленным роботам, установкам для глубинного и под-
водного бурения, к быстродействующим высокопроизво-
дительным сельскохозяйственным агрегатам, аппаратам
для исследования и использования космоса и глубин
океана.
Лазерная и плазменная технология открывают прин-
ципиально новые возможности для обработки материалов.
Их освоение позволит получить новые виды обработки
деталей, создать более совершенные инструменты и кон-
струкции.
' Создание качественно новых машин и конструкций
выдвигает целый ряд сложных, принципиально новых
проблем, решение которых возможно лишь на основе
опережающего развития фундаментальных научных ис-
следований на всех главных направлениях научно-техни-
ческого прогресса, глубокого проникновения в физиче-
скую сущность явлений на макро- и микроуровнях, от-
крытия, изучения и эффективного использования новых
закономерностей материального мира. Например, стре-
мительно возрастающая насыщенность народного хозяй-
ства машинной техникой выдвигает на передний план
комплекс новых и весьма важных проблем — проблем
защиты организма человека от вредного воздействия
машин. Создание управляемых виброзащитных систем,
в ряде случаев в комплексе с ЭВМ,—важный этап круп-
ной проблемы по изучению динамического взаимодейст-
вия системы машина—человек-оператор в целях созда-
ния более совершенных машин будущего с учетом физи-
ческих возможностей и состояния здоровья человека —
одного из звеньев управления.
Очевидно, в недалеком будущем результаты всесто-
ронних и углубленных исследований позволят не только
избежать вредного влияния вибраций, но и обеспечить
вибростимулирование трудовой деятельности человека.
В связи с этим успешно развивается новое направление —
биомеханика, одной из составных частей которой являет-
ся проблема взаимодействия человека и машины.
Что касается таких важных характеристик машин и
механизмов, как надежность и долговечность, то они
должны определяться не только для отдельных единиц
продукции, но и для всего комплекса машин, входящих
бсновй науЧно-тёхническогй hpoipeectb
155
в данную систему. Следовательно, проблемы обеспечения
равнопрочности и равной износостойкости, решаемые для
отдельных частных случаев, должны получить оптималь-
ное решение для целых систем машин.
Применение роботов новых поколений для обслужива-
ния машин, станков, различного технологического обору-
дования позволит освободить человека от рутинного тру-
да и использовать его интеллект для высококвалифициро-
ванной, высокопроизводительной, творческой работы.
В сочетании со станками, транспортными системами,
контрольно-измерительным оборудованием, сборочными
автоматами роботы открывают путь к решению одной из
важнейших проблем современного машиностроения—
комплексной автоматизации производства. А использова-
ние ЭВМ для непосредственного управления придает та-
ким комплексам ту гибкость и приспосабливаемость, ко-
торая необходима для многих быстроразвивающихся от-
раслей техники.
Разработка робототехнических систем требует реше-
ния ряда больших и сложных научно-технических задач
И представляет комплексную проблему, сочетающую ме-
тоды и средства теории машин и теории автоматическо-
,го управления, кибернетики и вычислительной техники,
требующую объединения усилий различных специали-
стов.
На Всесоюзном совещании ученых и машиностроите-
лей (Москва, 1981 г.) было еще раз подчеркнуто, что ин-
тенсивный путь развития общественного производства
выдвигает на первый план задачу резкого улучшения
качества машиностроительной продукции, повышения от-
ветственности разработчиков новой техники и тех, кто ее
внедряет. Были выдвинуты конкретные задачи перед ве-
дущими объединениями и институтами страны. Одним из
путей повышения эффективности работы машиностроения
является укрепление и постоянное творческое развитие
связей предприятий с ведущими научными центрами
страны.
Успешное решение поставленных перед машинострое-
нием задач создаст необходимые условия для более пол-
ного и комплексного обеспечения народного хозяйства
продукцией высокого качества, для дальнейшего ускоре-
ния научно-технического прогресса.
156 Машиностроение и машиноведение: проблемы развитий
ОТ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК-
К НОВЫМ МАШИНАМ
И ТЕХНОЛОГИЯМ1
Хотел бы вначале сказать, что будущие машины и
технологии рождаются уже сегодня, а пе в какой-то от-
даленной перспективе. Уверен, что машины больших воз-
можностей, идущие на смену нынешним, создадут наши
современники, которым предстоит не только принципи-
ально изменить взаимоотношения человека и техники, но
и пересмотреть многие устоявшиеся взгляды и концепции.
В чем заключается то главное, что будет отличать ма-
шину будущего от ее теперешних предшественников?
Всякая машина (идет ли речь о станке, транс-
портной, строительной, вычислительной технике) взаи-
модействует с некими материальными объектами перера-
ботки (энергией, сырьем, заготовками, грузом, находя-
щимся в пункте А) и человеком. Нам нужно, чтобы ма-
шина, трансформируя исходные «материальные потоки»
в конечные продукты (прокат, детали, узлы, те же маши-
ны, груз пункта В), работала качественно, экономно,
производительно. Это требование сегодняшнего дня, и, ви-
димо, представляя себе облик техники завтрашнего или,
наверное, лучше сказать, послезавтрашнего дня, мы вряд
ли захотим думать, что и тогда у нее будут такие же,
как и ныне, недостатки. Машина будущего нам видится
как поставляющая много качественной продукции и по-
требляющая мало энергии и сырья (правда, чтобы до-
биться этого, придется решить множество сложнейших
задач).
Нам все-таки интереснее узнать, не как будет справ-
ляться машина со своими обязанностями (надеюсь, от-
лично) , а как будет смотреться рядом с ней человек,
сколько хлопот будет она ему доставлять.
Сегодня взаимоотношение человека и машины выгля-
дит несколько парадоксально. Он создает ее, управляет
ею и... обслуживает ее, причем часто выполняя гораздо
менее квалифицированную работу, чем творение его соб-
1 Будущее науки. М.: Знание, 1987. Вып. 20. С. 9-33.
бт научный разработок — к новым машйн&м
157
ственных рук. Нас вполне устраивает наша первая роль
(хотя и тут многое можно поручить автоматам), не всег-
да вторая (здесь поле деятельности для автоматов бес-
предельно) и никоим образом третья.
Какой же должна предстать перед нами машина при
взгляде с этой точки зрения? Какой мы желали бы ее
увидеть?
Ответить можно очень кратко: нам хотелось бы, что-
бы она работала «сама», не требовала обслуживания (во
всех смыслах) и не ломалась. Или, оставаясь на реали-
стической почве, скажем так: чтобы вмешательство чело-
века в ее работу (включая подсобные и прочие опера-
ции) было минимальным, чтобы меньше времени нужно
было тратить на ее техническое обслуживание, наладку,
профилактику, чтобы сама она была более надежной,
а ее ремонты менее частыми, да и не такими сложными.
Стоит еще добавить, что она не должна наносить ущерб
окружающей среде и человеку, а отходы производства
должны либо отсутствовать вообще, либо использоваться
в качестве сырья в другом технологическом процессе.
Последнее, кстати, относится ко всем деталям и самой
машине в целом, когда их ресурс выработан.
И хотя полная реализация такой программы выглядит
все еще фантастической, многое из того, о чем мы меч-
таем, создается в наше время, а иногда уже создано и
ищет лишь своего внедрения (имеется в виду, конечно,
массовое внедрение).
Ясно виден, например, один из путей (сегодня, ве-
роятно, важнейший), позволяющий заставить станочный
парк работать «самостоятельно». Это так называемые
гибкие автоматизированные производства. Под ними по-
нимают комплексы, которые объединяют станки, обслу-
живающие их роботы, управляющую всем оборудованием
вычислительную технику, автоматизированные склады и
цеховые транспортные устройства. Подобного рода заводы
будущего и промышленная робототехника для них — об-
ширные самостоятельные темы, которых я касаться не
буду. Замечу лишь, что на плечи роботов можно также
переложить труднейшую и кропотливейшую операцию
технического контроля готовой продукции (в Институ-
те машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР уже
Созданы варианты измерительных роботов).
158 Машиностроение и Машиноведение: проблемы развития
Видимо, сфера применения 'роботов как одного йз ви-
дов грядущих <<самостоятельно» функционирующих ма-
шин со временем будет включать не только заводы и
фабрики?
Почему со временем? Уже сейчас трудно назвать об-
ласть человеческой деятельности, в которой бы не ис-
пользовались роботы или не прогнозировалось их приме-
нение. И тем не менее массовое появление роботов
в наших домах, на городских улицах, лесозаготовках,
в шахтах, т. е. там, где среда, говоря профессиональным
языком, плохо организована, выглядит все еще фантасти-
ческим. Для работы здесь роботу нужны хорошие систе-
мы очувствления и совершенное управление.
Почему же трудно разрабатывать подобную технику?
Возьмем совсем прозаичный, но тем не менее актуаль-
ный пример: уборку мусора в, городах. Кстати, речь идет
об одной из составных частей проблемы, которую можно
назвать «утилизация отходов жизнедеятельности (если
брать это слово в широком смысле) человеческого общест-
ва» и острота которой нарастает с той же быстротой,
с какой интенсифицируются производство и потребление
на нашей планете. Сейчас мусор собирают в стандартные
контейнеры, и мы часто видим, как с помощью специаль-
ного манипулятора их устанавливают на контейнеровоз и
увозят. Однако эффективность такой транспортировки
низка, поскольку в общем весе перевозимого груза суще-
ственная доля приходится на контейнеры. Хотелось бы
иметь машину, которая, разгрузив мусор из контейнеров
в кузов, уплотнила его там, а пустой контейнер вернула
на место. Желательно, чтобы все операции производились
без выхода водителя из кабины за 2—3 мин.
В какой-то мере в данной задаче среда уже организо-
вана: используются стандартные контейнеры, стоящие в
определенном месте. Следовательно, могут быть унифици-
рованы захватные устройства, известна высота, на кото-
рой выполняется захват, ограничен, вес поднимаемого
груза. Но как добиться того, чтобы контейнеры относи-
тельно друг друга и проезжей части располагались всегда
одинаково? Очевидно, что среда организована не до кон-
ца, и как это сделать, неясно. Пока же наведение за-
хватного устройства на контейнер лучше поручать нахо-
дящемуся в кабине водителю, а остальные операции
От научных разработок — к новым машинам
159
(захват, транспортировку, разгрузку контейнера и его
установку'на прежнее место) — роботу.
' Не слишком ли это частная задача?
Нет, аналогичные ей по постановке и решению встре-
чаются в горном деле, лесной промышленности, строи-
тельстве, на транспорте.
До сих пор мы говорили о случае, когда помощь робо-
та желательна (может быть, даже очень желательна),
по есть и такие ситуации, когда применение роботов дик-
туется необходимостью выполнять тонкие операции, кото-
рые человек систематически абсолютно точно осуществ-
лять не может в силу своих психофизиологических огра-
ничений.
В качестве примера можно упомянуть атомную энер-
гетику или медицину. Так, в настоящее время сущест-
вуют хирургические лазерные установки, позволяющие
п:е только произвести операцию, но и обработать откры-
тую рану. Благодаря бактерицидным свойствам лазерно-
го луча она заживает значительно быстрее. Но для ка-
чественной обработки раны нужно, чтобы луч равномерно
«обошел» всю ее поверхность, перемещаясь с весьма ма-
лой скоростью, не задевая здоровые места, не пропуская
И не обрабатывая дважды пораженные. Такая монотон-
ная работа очень быстро утомляет медицинскую сестру,
и она допускает ошибки. Вот тут и приходит на помощь
робототехническая система, которая автоматически с тре-
буемой скоростью и заданным шагом направляет световод
лазерной установки на рану. Сестре остается лишь задать
в ручном режиме границу обрабатываемой области.
А вот другая аналогичная ситуация, в которой психо-
физиологические ограничения возникают вследствие бо-
лезни. Так, для тяжелобольного очень полезным оказал-
ся бы робот-нянька, который по командам самого боль-
ного осуществлял элементарные операции по его
обслуживанию: подавал лекарства, напитки и пр., помо-
гал менять положение и т. д. (подобные роботы-санита-
ры уже трудятся в больницах Японии). Конечно, в дан-
ном случае все предметы должны быть разложены в
определенных местах в специальных кассетах, т. е. опять-
таки нужна.организованная среда.
Парализованным больным нужпы робототехнические
шагающие системы? которые позволяли бы им пе только
160
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
передвигаться, но и перебираться через пороги, подни-
маться по ступеням лестницы или на бортики тротуаров,
преодолевать другие, как правило незамечаемые здоровы-
ми людьми, препятствия. Здесь нельзя заранее организо-
вать среду, поэтому большая «нагрузка» падает на си-
стему очувствления робота, на автоматические системы
поддержания равновесия, устройства, реализующие сте-
реотипные походки и алгоритмы преодоления типовых
препятствий. Управление роботом со стороны больного
сводится к выбору того или иного стереотипа (в сложных
случаях приходится управлять каждой стопой отдельно).
Опять-таки создается впечатление, что речь идет об
очень узких проблемах. Так ли это?
Нет, смотреть на них как на узкие не следует.
Шагающие «экипажи» в последнее время привлекают все
большее внимание ученых и инженеров не только в свя-
зи с потребностями медицины. Например, используемые
в лесном хозяйстве колесные и гусеничные машины, как
правило, имеют ограниченную проходимость: в лесу из-за
естественных препятствий, па грунтовых дорогах из-за
состояния почвы в период дождей или полива сельскохо-
зяйственных угодий. Кроме того, воздействие шагающих
систем на окружающую среду более щадящее, чем колес-
ных и гусеничных. Наверное, и при исследовании других
планет не всегда можно будет рассчитывать на колеса и
гусеницы. Поэтому соответствующие технические реше-
ния вызывают интерес и у специалистов в области космо-
навтики.
Уже сегодня мы можем говорить о традиционных и
нетрадиционных областях применения роботов. Упоминав-
шиеся здесь варианты использования главным образом
относятся ко второму случаю. Ясно, что робототехниче-
ские системы в недалеком будущем не только станут не-
заменимыми помощниками человека при выполнении
самых разных работ, но и позволят решить многие тех-
нические задачи, кажущиеся нам сейчас нерешаемыми.
Для этого, конечно, нужно, чтобы коренным образом из-
менились сами роботы, усовершенствовалась их конструк-
ция. Речь идет прежде всего о массо-габаритных и энер-
гетических характеристиках. Ведь не секрет, что совре-
менный робот, весящий 200 кг, может манипулировать
массой лишь 10 кг и имеет приблизительно такой же
От научных разработок — к новым машинам
161
Робот «Старт-рекупер» для штамповочного производства. Создан
ПКТИ «Кузробот» по результатам научных работ ИМАШ АН СССР.
Реализует принцип рекуперации энергии
коэффициент полезного действия, как паровоз, который
за этот недостаток, как мы знаем, получил отставку.
Если учесть, что нам потребуются сотни тысяч роботов,
ТО можно понять, насколько решительно нужно бороться
0 подобными их «пороками». Кардинальные изменения
должны тут произойти прежде всего благодаря внедре-
нию новых материалов и применению новых принципов
преобразования энергии в системах привода.
Несовершенны и современные системы очувствления
роботов. Именно поэтому и появилось требование макси-
мально организовать среду, иначе робот не способен ра-
ботать в полностью автоматическом режиме, без помощи
пли подсказок оператора.
Робот будущего, наделенный разнообразными система-
ми технического зрения, слуха, осязания, имеющий лег-
кие, быстрые и маневренные исполнительные органы,
(шабженный соответствующим программным обеспече-
нном для управляющей ЭВМ, не должен зависеть от ор-
ганизации среды. Ему окажутся по плечу практически
любые задания в любой среде: он сможет транспортиро-
вать любые детали, брать любой инструмент и обрабаты-
пать их как снаружи, так и изнутри, формируя, подобно
Кроту или червяку, в материале полости любой конфигу-
рации. Видимо, такие системы когда-нибудь придут на
нишу традиционным станкам, а если брать шире, то и
h К, В. Фролов
162
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
многим машинам. Некоторые из этих идей уже сегодня
реализуются в действующих моделях.
Пока мы не коснулись проблем, связанных с совер-
шенствованием технического обслуживания машины и
повышением ее надежности, которым, как Вы неодно-
кратно подчеркивали в печати, уделялось до сих пор не-
достаточно внимания. А каким может быть подход к их
решению?
Возьмем для примера, казалось бы, неизбежную в тех-
нике смазку. Все прекрасно знают, что свойства подшип-
никовых узлов, столь же важных для машин, как суста-
вы для человека и животных, в значительной мере опре-
деляют работоспособность и долговечность самой разной
техники: станков, самолетов, автомобилей, промышленно-
го оборудования и т. д. С тех пор как появились под-
шипники, непреложной истиной было то, что их необхо-
димо смазывать. Прежде для этого использовались
животный и растительный жиры, деготь (в колесах те-
лег). Современные смазочные материалы вырабатывают-
ся из нефти, и расход ценного сырья составляет миллио-
ны и миллионы тонн в год. Каждая точка смазки всех
автомобилей «Волга», выпускаемых за год, поглощает
30 т таких материалов, и подобных точек у одной только
этой машины десятки.
У нефтяных масел еще и тот минус, что они загряз-
няют среду нашего обитания (воздух, воду, почву),
а иногда и вырабатываемую машинами продукцию (тка-
ни, пищевые продукты и т. п.).
Но несмотря на негативные стороны смазки, еще
какое-то время назад нельзя было и подумать о том,
чтобы отказаться от нее, поскольку иначе трение и, как
следствие, износ были бы недопустимо велики.
А что могут предложить ученые?
Из природных твердых веществ лишь графит и молиб-
ден благодаря своей слоистой структуре и особым свойст-
вам обеспечивают относительно низкое трение. К сожа-
лению, механические свойства этих материалов не тако-
вы, чтобы из них можно было изготавливать подшипники
скольжения, способные выдерживать хоть в какой-то сте-
пени приемлемые нагрузки. Правда, существуют углегра-
фитовые антифрикционные (с низким коэффициентом
трения) материалы, получаемые из естественного н
От научных разработок — к новым машинам 163
искусственного графита, но они нашли лишь ограничен-
ное применение.
Сравнительно недавно ситуация резко изменилась:
был синтезирован новый полимер — политетрафторэти-
лен, или фторопласт-4, коэффициент трения у которого
при скольжении по сталям и другим конструкционным
материалам с низкими скоростями не превышает 0,04—
0,1, т. е. значений, соответствующих традиционным анти-
фрикционным (подшипниковым) материалам, но при их
смазывании.
Молекула политетрафторэтилена включает лишь ато-
мы углерода и фтора. В ней длинная неразветвленная
углеродная цепочка надежно экранируется большими по
размеру атомами фтора, энергия связи которого с угле-
родом превосходит даже весьма высокую энергию связи
между атомами углерода, почти такую же, как у алмаза.
Как следствие, фторопласт-4 чрезвычайно химически
инертен (его называют даже органической платиной)
и термически стоек (кристаллическую структуру он те-
ряет при 327° С, а заметная термическая деструкция на-
чинается лишь при температуре, превышающей 400° С).
Как заметил один известный химик, у политетрафторэти-
лена «алмазное сердце и шкура носорога».
Но благодаря тому что связи между отдельными мо-
лекулами фторопласта-4 слабы, он обладает прекрасными
антифрикционными свойствами и одновременно, к сожа-
лению, малой прочностью и низкой износостойкостью, по-
высить которые позволяют различные наполнители (гра-
фит, кокс, стекловолокно, углеродное волокно, металли-
ческие порошки и волокна и т. п.). И хотя частицы
наполнителя не связаны между собой и не образуют еди-
ного «скелета», износ значительно уменьшается.
Заметно улучшаются механические свойства материа-
ла, в частности повышается износостойкость, если фторо-
пластом-4 заполнить пористый металлический каркас.
Кричем по теплопроводности комбинированная структура
приближается к металлам. Еще больший эффект дости-
гается, если подобный композиционный антифрикцион-
ный слой нанести на прочную стальную конструкцион-
ную основу.
И что же, такой комбинированный мет алло фтороплас-
товый материал уже существует?
6*
164 Машиностроение и машиноведение: проблемы разёитий,
Да. В Институте машиноведения им. А. А. Благонра-
вова АН СССР разработан его вариант для подшипников
скольжения, работающих без смазки и при ограниченной
смазке в самых различных условиях эксплуатации: при
высоких и низких температурах, больших статических и
динамических нагрузках, в коррозионных и других газооб-
разных и жидких средах, не обладающих смазочным дей-
ствием, а также в инертных газах и вакууме.
На стальной основе (малоуглеродистая или нержавею-
щая сталь) располагается тонкий пористый слой бронзы,
поры которого заполнены фторопластом с антифрикцион-
ным наполнителем (молибденитом). Здесь удачно объеди-
нены антифрикционные свойства при трении без смазки
фторопласта и наполнителя, высокая теплопроводность
бронзы, полезные механические свойства стали и бронзы.
Причем нагрузки на такие подшипники ограничиваются
прочностными характеристиками не антифрикционного
слоя, а стальной основы.
При изготовлении металлофторопластовых подшипни-
ков из-за малой их толщины материалы используются
весьма экономно: и бронзы, и фторопласта, и наполните-
ля нужно гораздо меньше, чем недефицитной малоугле-
родистой стали.
Весьма выгодно отличаются металлофторопластовые
подшипники скольжения от подшипников качения габа-
ритами, бесшумностью, массой и одновременно рабочими
характеристиками. Так, для заданного размера (диаметра
вала) металлофторопластовые подшипники имеют наруж-
ный диаметр в 2, а массу в 10—15 раз меньше, чем со-
ответствующие стандартные подшипники качения. Есте-
ственно, ниже и затраты материалов на их изготовление.
Нужно еще учесть, что при выпуске подшипников каче-
ния используется всего 30—40% легированной стали,
а при выпуске металлофторопластовых подшипников —
более 80%. И дело не только в том, что в процессе про-
изводства первых значительная часть легированной стали
перерабатывается в стружку. Ведь для этой операции
нужны станки, электроэнергия, остродефицитный инстру-
мент из твердых сплавов и быстрорежущих сталей, пре-
цизионные метрологические приборы, наконец, нельзя за-
бывать и о трудозатратах.
Металлофторопластовый же ленточный материал и
штампованные подшипники скольжения из него изготав-
От научных разработок — к новым машинам
165
Обычный подшипник качение (слева) и металлофторопластовый
подшипник скольжения для вала того же диаметра (справа)
ливаются практически по безотходной технологии. Про-
каткой получают стальную ленту (основу). Пористый
слой бронзы наносится на нее методом порошковой
металлургии (припеканием). Поры заполняются фторо-
пластом с наполнителем вкатыванием на валках с после-
дующим спеканием. Подшипники (втулки, полувклады-
ши, шаровые опоры, упорные кольца и т. п.) изготавли-
ваются из ленточного материала простой операцией
штамповки и подвергаются минимальной дополнительной
обработке (подравнивание торцов).
Есть и еще одно преимущество: при замене металло-
фторопластовыми подшипниками более крупных подшип-
ников качения существенно уменьшаются габариты кор-
пусных деталей, а следовательно, масса и металлоемкость
машин в целом.
Короче говоря, применять металлофторопластовые
подшипники вместо подшипников качения и традицион-
ных смазываемых подшипников скольжения выгоднее и
целесообразнее, поскольку, во-первых, отпадает необходи-
мость в смазке (экономятся нефтяные смазочные мате-
риалы, снижаются трудозатраты и потери времени на
техническое обслуживание машин, исчезает брак, вызы-
ваемый загрязнением продукции, не загрязняется и окру-
жающая среда); во-вторых, уменьшаются габариты под-
шипниковых узлов (снижается металлоемкость машин,
Экономятся дефицитные цветные металлы и легирован-
ные. стали); в-третьих, повышается надежность работы
166 Машиностроение и машиноведение: Проблемы развития
подшипниковых узлов и, как следствие, самих машин;
в-четвертых, оборудование остается работоспособным в
широком диапазоне температур (от —200 до +300° С)
в различных средах, не обладающих смазочным дейст-
вием. Уникальный комплекс свойств делает металлофто-
ропластовые подшипники в ряде случаев незаменимыми.
Уже сейчас металлофторопластовые подшипники
внедрены в самых различных отраслях машиностроения,
и область их применения неуклонно расширяется. Ис-
пользование металлофторопластовых подшипников, на-
пример, в ответственных узлах самолетов и вертолетов
позволило существенно повысить надежность и безопас-
ность авиационной техники, уменьшить массу летатель-
ных аппаратов, облегчить их обслуживание. И выигрыш
здесь немалый, ведь на каждом современном пассажир-
ском самолете работают сотни и даже тысячи подшип-
ников.
В автомобилестроении они дают возможность повысить
долговечность узлов, создавать машины с более высокими
эксплуатационными характеристиками, сократить количе-
ство ремонтов и потребность в запасных частях, упрос-
тить эксплуатацию автомобилей (исключить периодиче-
скую смазку узлов трения), экономить смазочные мате-
риалы.
Весьма перспективно применение металлофторопласто-
вых подшипников и в роботостроении, поскольку они,
помимо прочих достоинств, обладают антискачковыми и
демпфирующими свойствами, т. е. способны гасить вред-
ные механические колебания в звеньях механизма. Если
коэффициент трения у большинства материалов при воз-
растании скорости падает (что способствует еще больше-
му ее повышению), то у фторопласта-4 и металлофторо-
пластового материала, наоборот, увеличивается. Благода-
ря этому устраняется причина, вызывающая скачки ско-
рости, возникают силы, препятствующие развитию авто-
колебательных процессов.
Сейчас уже не вызывает сомнения, что металлофторо-
пластовые подшипники дадут большой технико-экономи-
ческий эффект практически во всех отраслях промыш-
ленности, в частности в сельскохозяйственном машино-
строении (в том числе при изготовлении оборудования
для животноводства и кормопроизводства), машинострое-
нии для легкой и пищевой промышленности. Способность
От научных разработок — к новым машинам
167
работать без смазки при низких температурах делает их
очень полезными в машинах, занятых в северных райо-
нах на лесозаготовках, нефтяных и газовых промыслах,
железнодорожном транспорте.
Чем показателен данный пример?
Во-первых, мы видим, что будущие технологии рож-
даются уже сегодня, что элементы грядущих машин как
бы появляются в недрах нынешних. Во-вторых, здесь ста-
новится понятной роль нетрадиционных подходов. Решая
любую техническую задачу, вы вольны выбирать: или
без конца совершенствовать существующие устройства
(в нашем случае улучшать конструкцию подшипников
качения и изобретать новые смазочные материалы) , или
изменить принцип их действия (создать металлофторо-
пластовые подшипники, не нуждающиеся в смазке). Вто-
рой путь, естественно, сложнее и чреват неудачами. Да и
первый далеко не всегда лишен смысла: электронная
лампа, например, или паровая машина отживали свой век
медленно, долгое время сохраняя завоеванные некогда по-
зиции. А кто может поручиться, что однажды (хоть это
и маловероятно) она не вернется в новом обличье (воз-
рождаются же ветряные двигатели)? Но именно новые
(т. е. неизвестные нам прежде или неиспользовавшиеся
ранее) эффекты и закономерности — физические, механи-
ческие, химические, биологические, математические —
дают возможность добиться того, что никак нельзя полу-
чить, оставаясь внутри прежних технологий.
Однако, видимо, перемены коснутся и самой смазки,
Которую не так-то просто полностью устранить из совре-
менной техники?
Сейчас много типов смазки и смазочных материалов.
I [оэтому работы ведутся прежде всего в направлении
унификации смазок, получения новых их вариантов, об-
ладающих уникальными свойствами.
Поиском нетрадиционных подходов к проблемам смаз-
ки в связи с повышением надежности машин занимается,
например, Институт элементоорганических соединений
нм. Н. А. Несмеянова АН СССР. О чем идет речь? Ска-
'ЖСШ, можно создать материалы, сочетающие функции
Конструкционного материала и смазки. Основой здесь
станут гибридные полимерные структуры, для которых
168
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
характерен эффект трибохимической смазки, когда смазка
осуществляется продуктами, образующимися в процессе
химических реакций при трении из самого полимера.
Возможно и иное решение задачи. Обеспечить эффект
трибохимической смазки, регулировать структуру и свой-
ства полимерной поверхности позволяет лазерная техноло-
гия: снижение трения достигается направленным форми-
рованием внешнего слоя детали под воздействием лазер-
ного луча при сохранении ее объемной прочности.
Вообще от того, каков поверхностный слой детали, во
многом зависят ее прочность, износостойкость, антифрик-
ционные свойства. Как правило, машины выходят из
строя из-за износа трущихся деталей и рабочих органов.
Другого рода поломки происходят значительно реже, да
и то часто их причина — повреждение поверхностей
вследствие изнашивания. Поэтому обязательно нужно
сказать о таком по сути своей традиционном, но стреми-
тельно преобразующемся методе, как упрочнение деталей.
Износ заставляет нас тратить огромные средства на
ремонт и запасные части. Более трети всех металлорежу-
щих станков и каждый четвертый рабочий заняты ремон-
том. Ремонт тракторов и изготовление к ним запасных
частей требуют гораздо больше производственных мощ-
ностей, чем выпуск новых. Чрезмерно велик и расход
материалов на запасные части.
Самый естественный путь, ведущий к сокращению
затрат здесь,— повысить качество деталей в новых маши-
нах. Делать это можно, например, нанося на детали из-
носостойкие покрытия или меняя свойства материалов в
поверхностных слоях. Однако в настоящее время такие
методы используются слишком мало. Более того, оказа-
лись забытыми многие традиционные способы упрочнения
и их подчас открывают заново.
Нередко восстановленные при ремонте детали (обыч-
но в кустарных условиях) оказываются даже более из-
носостойкими и долговечными, чем новые, выпускаемые
современным высокоавтоматизированным производством.
Что порождает эту парадоксальную ситуацию?
Дело в том, что, восстанавливая детали, мы вынужде-
ны наносить вместо утраченных слоев другие, новые, ко-
торые можно в пределах практически тех же затрат сдщ
дать прочнее старых.
От научных разработок — к новым машинам
169
При выпуске же новых машин большинство опера-
ций — это не нанесение на заготовки материала, а удале-
ние с них всего лишнего. Существует даже мнение, что
специально делать износостойкие слои на новых деталях
экономически невыгодно. В самом деле, чтобы повысить
износостойкость детали, вообще говоря, надо удалить
какое-то количество вполне «здорового» металла, затем
нанести покрытие и, наконец, снова механически обрабо-
тать ее. Сама по себе такая последовательность операций
является серьезной психологической преградой, а тут еще
увеличение трудозатрат и стоимости изделия со всеми
вытекающими отсюда неприятными последствиями для
руководства предприятия и в конечном счете для всего
коллектива.
Но ведь действительно упрочняющие технологии не-
сколько повышают трудоемкость изготовления машин,
а следовательно, и их себестоимость?
Однако к чему приводит курс на выпуск дешевых ма-
шин (например, сельскохозяйственных) и в больших ко-
личествах? Чем оборачивается подобная экономия в про-
цессе производства при последующей эксплуатации и ре-
монте машин? Простоями, громадными дополнительными
трудозатратами и в итоге значительными потерями преж-
де всего из-за невыполнения ненадежными и недолговеч-
ными машинами своих функций вовремя. Следователь-
но, дешевизна таких машин иллюзорна. Если учитывать
расходы на ремонт и потери, они оказываются очень до-
рогими. Кстати говоря, это очень важная и актуальная
ТОма для экономического анализа.
Упрочняющие технологии в первую очередь нужны
цри производстве новых машин, а потом уже при ремон-
те, старых. , Именно тогда сократятся затраты труда,
времени и материалов на ремонт и изготовление запас-
ных частей, повысится коэффициент использования ма-
шин и, стало быть, меньшее их число сможет выполнить
прежний объем работ.
Подавляющее большинство веществ с высокой твердо-
СЛМО — тугоплавкие химические соединения (металлопо-
добные, неметаллические, кислородсодержащие). К сожа-
лопикх, все они хрупкие. Поэтому и возникла задача со-
нддть композицию из послойно расположенных материа-
лов, у каждого из которых своя функция, причем так,
170 Машиностроение и машиноведение: проблемы развитие
чтобы удовлетворить противоречивым требованиям, предъ-
являемым к поверхностным (высокие твердость и износо-
стойкость, хорошие антифрикционные характеристики)
и объемным (высокие прочность и ударная вязкость)
свойствам. Поскольку допускаемый износ деталей обычно
невелик, толщина поверхностного слоя с заданными свой-
ствами может быть небольшой. Нанося покрытия на те
или иные материалы, мы пе просто улучшаем их; по сути,
возникает новый композиционный материал с присущим
только ему комплексом особенностей, что необходимо учи-
тывать при разработке машин и механизмов.
Следует особо подчеркнуть, что решению упомянутой
задачи способствовало интенсивное развитие таких фун-
даментальных областей науки, как физика твердого тела
и физика плазмы. Благодаря их успехам появились новые
для машиностроения методы, например вакуумные ион-
но-плазменные, при которых изменение поверхностных
слоев деталей происходит под воздействием частиц и
квантов с высокой энергией.
Гибкость и универсальность ряда подобных упрочняю-
щих технологий делает их удобными для использования в
гибких перестраиваемых автоматизированных производ-
ствах. При перестройке (переналадке) на новые детали и
материалы для покрытий нужно лишь заменить некото-
рые вспомогательные приспособления и задать подходя-
щую длительность и режимы обработки. Покрытия, полу-
ченные вакуумными ионно-плазменными методами, пе
нуждаются (или почти не нуждаются) в дополнительной
механической обработке. Это особенно важно тогда,
когда износостойкий слой обладает высокой твердостью
или очень тонок.
Как правило, долговечность работы деталей и инстру-
мента с вакуумным ионно-плазменным упрочнением по-
вышается в 3—10 раз.
Но ведь и раньше существовали различные способы
наносить покрытия?
Предшественниками вакуумной ионно-плазменной тех-
нологии были методы химического осаждения из газо-
вой фазы и термовакуумные методы. При первых покры-
тие осаждается на нагретую подложку в результате раз-
ложения относительно нестойких газообразных веществ
либо взаимодействия двух (нескольких) газов (или пере-
От научных разработок — к новым машинам
171
веденных в паровую фазу твердых веществ) и образова-
ния на поверхности твердого химического соединения.
Из-за высоких температур (100—110° С), при которых
проходят реакции и обеспечивается прочная связь с под-
ложкой, способ не годится для закаленных углеродистых
и быстрорежущих сталей.
При термовакуумной технологии на поверхности дета-
лей конденсируется пленка из металла или химического
соединения, переведенного в парообразное состояние на-
гревом. Энергия атомов или молекул в паровой фазе не-
велика. Поэтому получить качественное покрытие, прочно
сцепленное с основой, можно, лишь повысив ее темпера-
туру до значений, при которых будут протекать диффу-
зионные процессы на границе покрытие—подложка.
Чтобы покрытие получалось качественным при более
низких температурах деталей, необходимо повысить энер-
гию конденсирующихся на их поверхностях частиц. Толь-
ко тогда при соударении частиц с твердой подложкой в
поверхностном слое создадутся условия, при которых
химические связи будут возникать без объемного нагрева
деталей. Именно эта идея лежит в основе всех вакуум-
ных ионно-плазменных методов нанесения покрытий.
В формировании покрытия здесь участвуют как нейтраль-
ные и возбужденные частицы (атомы, молекулы) с вы-
сокой энергией (превышающей в десятки и сотни раз
энергию тепловых частиц), так и ионы, энергию которых
можно варьировать в чрезвычайно широких пределах, из-
меняя ускоряющее электрическое напряжение.
Как выглядит вакуумный ионно-плазменный процесс?
Он включает несколько основных этапов: генерацию
атомного или молекулярного потока вещества, его иони-
зацию, ускорение, фокусировку и, наконец, конденсацию
на поверхности детали или подложки.
Эти методы нанесения покрытий и создания модифи-
цированных слоев бывают нескольких разновидностей:
ионно-диффузионные, реализуемые с помощью тлеющего
разряда; использующие явление катодного распыления в
разряде постоянного тока и высокочастотном разряде;
основанные на принципе ионного осаждения или ионного
легирования и внедрения (имплантации).
Пример первого варианта — ионное азотирование.
Ионы азота, образующиеся в тлеющем разряде достоян-
172
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ного напряжения (в самом азоте или аммиаке), оседают
на поверхности деталей, служащих катодом, и диффун-
дируя вглубь создают азотированный слой. Диффузион-
ный процесс интенсифицируется, когда при бомбардиров-
ке поверхности ионами повышается температура (обыч-
но до 500—600° С) или же их энергия. В данном случае
резко улучшаются по сравнению с традиционными ме-
тодами азотирования физико-механические свойства.
Кроме того, ионное азотирование производится при более
низких температурах и со значительно большей скоро-
стью. Аналогичным образом можно насыщать поверхност-
ные слои кремнием, углеродом и другими элементами.
При способах, использующих явление катодного рас-
пыления, конденсируются главным образом нейтральные
частицы, выбиваемые из мишени при бомбардировке
имеющими высокую энергию ионами инертного газа (ар-
гона, криптона). Энергия у частиц наносимого материала
по крайней мере на порядок выше, чем у частиц пара в
термовакуумных методах, благодаря чему улучшается
адгезия (сцепление) покрытия и подложки, достигается
высокое качество самих покрытий. Дополнительно улуч-
шить их можно, приложив к деталям отрицательный по-
тенциал. В результате непрерывной бомбардировки по-
верхностного слоя при его образовании ионами инертного
газа происходит очистка материала от адсорбирующихся
атомов и загрязняющих молекул. Очень перспективно
здесь использование недавно разработанных магнетрон-
ных распылительных систем, у которых весьма высокая
производительность. Системы распыления на постоянном
токе пригодны для нанесения покрытий из проводящих
электрический ток материалов, а на высокочастотном раз-
ряде — из диэлектриков.
В процессе ионного осаждения частицы наносимого
материала, находящегося в газообразном состоянии, иони-
зируются и ускоряются в электрическом поле; получаю-
щиеся положительные высокоэнергичные ионы соударяют-
ся с поверхностью детали, потенциал которой отрицателен,
и образуют высококачественное покрытие, чему благо-
приятствует непрерывная самоочистка поверхности, про-
исходящая при бомбардировке ионами осаждаемого мате-
риала. Адгезия и рабочие характеристики покрытий, тем
лучше, чем больше энергия частиц, задаваемая ускоряю-
щим напряжением.
От научных разработок — к новым машинам
173
В основе ионного легирования (или имплантации) ле-
жит известная закономерность: с ростом энергии ионов
их катодное распыление сначала интенсифицируется,
а затем слабеет; как следствие, при очень высоких энер-
гиях ионы уже могут проникать в кристаллическую ре-
шетку на сравнительно большую глубину, легируя таким
образом поверхностный слой детали. Механические свой-
ства и износостойкость модифицированных таким спосо-
бом поверхностных слоев улучшаются также и потому,
что при «вбивании» в кристаллическую решетку ионов
легирующего компонента в ней возникают искажения.
Общая толщина упрочненного слоя оказывается во много
раз большей, чем глубины проникновения имплантируе-
мых ионов.
В названных методах при нанесении покрытий могут
происходить как физические процессы (состав наносимого
материала в итоге не меняется), так и химические (обра-
зуются новые химические соединения). Используя эту
особенность и вводя в рабочую камеру нужные добавки,
можно получать не только покрытия самого разного со-
става, но и самые необычные их комбинации.
Добавим еще, что получаемые ионными методами по-
крытия лишены крупных дефектов и концентраторов на-
пряжений и могут наноситься на окончательно обработан-
ную поверхность деталей или инструмента, практически
пе меняя ее геометрии.
У вакуумных ионно-плазменных методов для нанесе-
ния износостойких и антифрикционных покрытий боль-
шое будущее, которое, конечно, приблизится тем быстрее,
чем интенсивнее будут проводиться соответствующие
фундаментальные и прикладные исследования. По сути,
машиностроение вступает в эру покрытий, масштаб ис-
пользования которых нам еще трудно представить.
Какие главные задачи стоят перед учеными в этой об-
мети?
Вполне понятно, что прежде всего надо изучить свой-
ства многпх новых материалов, новых композиционных и
Комбинированных покрытий.
Далее, предстоит разработать типовые технологиче-
ские процессы для получения покрытий, причем такие,
при которых упрочнение достигалось бы наиболее эконом-
им 911Q9Q60M при наилучших рабочих характеристиках,
174 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
когда одновременно удовлетворяются два в принципе
противоречивых требования: высокая поверхностная твер-
дость и большая усталостная прочность при знакопере-
менных нагрузках.
Естественно, придется создать и соответствующее спе-
циализированное технологическое оборудование — высоко-
производительное, автоматическое, способное наносить
покрытия на детали любой формы и разнообразного на-
значения.
Затем, конечно же, нужны системы автоматического
контроля и регулирования технологических процессов,
позволяющие получать покрытия с заданными стабильны-
ми свойствами.
Наконец, важное направление работ — поиск процес-
сов с предельно низкими температурами нагрева деталей,
на которые наносится покрытие, поскольку в машино-
строении наиболее широко применяются закаленные уг-
леродистые и легированные стали,
Если говорить о проблеме в целом, то следует под-
черкнуть, что она имеет явно выраженный межотраслевой
характер (оптимальные способы нанесения покрытий и
состав последних, как правило, одинаковы для совер-
шенно разных отраслей промышленности, причем верно
это по отношению и к деталям машин, и к инструменту
для обработки резанием и давлением, и к высокоточным
приборам) и решаться должна комплексно с позиций все-
го машиностроения (включая и ремонтные организации).
Отраслевой подход ведет лишь к распылению сил и
средств, многократному дублированию выполняемых ма-
лыми силами и не на должном уровне работ, воздвигает
трудно преодолимые препятствия на пути широкого внед-
рения результатов.
Надо полагать, что при упрочнении деталей широкое
распространение получат не только вакуумные ионно-
плазменные методы?
Конечно, уже существуют, например, лазерные упроч-
няющие технологии.
При том что лазерное излучение имеет очень неболь-
шую расходимость луча, у современных газовых СО2-ла-
зеров оно уже достигает мощности несколько десятков и
даже сотен киловатт. Кроме того, лазерное излучение
распространяется в воздухе с чрезвычайно малыми поте-
От научных разработок — к новым Машинам
175
рями и довольно просто фокусируется, благодаря чему
можно передавать мощные потоки энергии на расстояние,
легко управлять ими в пространстве и осуществлять
дистанционный нагрев деталей практически с любой ско-
ростью.
В современной технике лазеры применяются во все-
возрастающих масштабах для резки и раскроя материа-
лов, сварки и размерной обработки деталей, их отделки и
упрочнения, в частности путем наплавки износостойких
покрытий из порошковых материалов. И если сегодня в
соответствии с назначением подбираются и параметры
установок (для упрочняющих операций это обычно отно-
сительно небольшие лазеры, например газовые, с непре-
рывным излучением и мощностью, как правило, в не-
сколько киловатт, а для сварки — значительно выше),
то в машиностроении будущего появятся универсальные
лазеры с переменными характеристиками (расходимостью
луча, мощностью и т. д.), что позволит вести одновремен-
но многопозиционную высокопроизводительную обработ-
ку деталей (т. е. совмещать операции, преследующие
различные цели), причем в темпе основного производ-
ства.
Чем выше будет качество излучения (имеется в виду,
в частности, расходимость луча), тем большую роль бу-
дут играть лазеры при создании новых технологических
процессов. Так, при резке материалов найдут применение
лазеры, луч которых может быть сфокусирован до таких
размеров, что в месте его взаимодействия с материалом
произойдет испарение вещества, а не как обычно расплав-
ление и выдувание из зоны резания. Ширина удаляемого
материала при раскрое листа будет измеряться всего не-
сколькими десятками микрометров, а энергоемкость про-
цесса уменьшится в тысячи раз. Простота управления ла-
зерным лучом и огромная эффективность лазерной резки
позволят ей, надо думать, полностью вытеснить другие
методы раскроя материалов.
Повысив мощность твердотельных лазеров непрерыв-
ного излучения и увеличив ресурс их работы, можно бу-
дет использовать такие весьма компактные излучатели в
качестве рабочего инструмента в обрабатывающих цент-
рах. Тенденция концентрировать технологические опера-
ции на одном рабочем месте, на которую еще недавно
смотрели скептически, проявляется с каждым днем отчет-
176 Машиностроение w ташиньвеиение: проблемы развития
лйвее и, видимо, в будущем станет одной из главных в
машиностроении.
В чем преимущества, например, лазерной наплавки
износостойких покрытий из порошковых материалов?
Высокая эффективность и экономичность, малая энер-
гоемкость, хорошие эксплуатационные характеристики
обрабатываемого материала, особенно легких сплавов,
низкие температурные деформации, пригодность для уп-
рочнения деталей сложной формы. Термическую обра-
ботку деталей, обеспечивающую закалку их поверхно-
стей и уменьшение остаточных напряжений, безусловно,
целесообразнее проводить лазерами с регулируемым све-
товым пятном и программируемой во времени мощностью
излучения.
Найдут свое место в машиностроительном производст-
ве и комбинированные упрочняющие технологические
процессы, основанные на совместном действии лазерного
излучения и различных физических полей. Например,
ультразвук способствует более эффективному протеканию
таких процессов, как лазерная наплавка и лазерное мо-
дифицирование поверхностей, в том числе при инжекти-
ровании в расплавленную зону порошков различных ле-
гирующих материалов. Кроме того, ультразвук, воздейст-
вуя на микроструктуру материалов, значительно повысит
прочность «прилипания» защитных покрытий, формирую-
щихся при лазерной наплавке, и улучшит свойства уп-
рочняемого поверхностного слоя, благодаря чему резко
вырастут показатели износостойкости, прочности и уста-
лости детали.
Создание лазерных плазмотронов даст возможность
упрочнять поверхности потоками ионов, причем без ва-
куумных камер. Перемещая плазменное облако в прост-
ранстве поворотом лазерного луча, упрочняющие опера-
ции можно проводить дистанционно.
Видимо, со временем мы научимся легко управлять
остаточным напряженным состоянием конструкций и
развитием усталостных трещин в них с помощью лазер-
ных установок, благодаря чему доступным станет
дистанционный ремонт объектов, эксплуатирующихся в
экстремальных условиях.
Постепенное исчерпание запасов металлических руд
заставит нас чаще прибегать к лазерной технологии для
От нйуЧнЫх разработок —- к новым машинам
111
получения композиционных материалов путем спекания
порошковых материалов. На смену дорогостоящей гра-
нульной металлургии, когда капсулы с порошковой
смесью подвергаются прессованию при высоких темпера-
турах и давлениях, придет процесс послойной лазерной
наплавки порошковых материалов.
Лазерные методы упрочнения, подчеркнем еще раз, не
требуют вакуумных камер, сам лазерный луч поворотом
зеркал легко может быть переориентирован в пространст-
ве, также просто управлять формой и мощностью луча —
одним словом, лазеры в высшей степени удобны для ав-
томатизации технологических процессов и встройки в
гибкие производственные системы.
Вы упомянули о тенденции концентрировать техноло-
гические операции. В случае лазера, видимо, можно даже
говорить не о концентрации операций, а об интеграции,1
поскольку мы имеем дело с заменой группы операций,
выполняемых с помощью различного оборудования и раз-
несенных как в пространстве, так и во времени, на одну-
единственную, которая осуществляется одним лазерным
инструментом на одном рабочем месте и за один прием.
Есть ли, помимо лазерной, и другие технологии, облада-
ющие возможностями такого рода?
Конечно. Наглядный пример — композиционные ма-
териалы, диапазон применения которых охватывает кос-
мическую и глубоководную технику, транспортное маши-
ностроение, строительные конструкции, протезирование в
медицине и многие другие области инженерной деятель-
ности. Композиты становятся все более необходимыми,
поскольку многие технические решения требуют такого
сочетания свойств, которое у традиционных материалов
отсутствует. Да и стандартные узлы, детали и конструк-
ции часто становятся гораздо совершеннее или даже
приобретают новые качества при двух-или трехмерном
регулировании жесткости, прочности, теплопроводности и
других физических свойств.
Так вот, изготавливаются детали и даже сложные кон-
струкции из композитов, как правило, за одну техноло-
гическую операцию. Причем и материал и продукция из
пего приобретают свои специфические свойства одновре-
менно. Из одних и тех же компонентов могут быть сдела-
ны материалы, свойства которых существенно различают-
178 Машиностроение и машиноведение: проблемы развитие
ся не только у разных видов изделий, но и в разных ча-
стях одной и той же конструкции или детали.
В Комплексной программе научно-технического про-
гресса, стран—членов СЭВ до 2000 года и в ряде других
программ подчеркивается необходимость широкого внед-
рения композиционных материалов. Что можно сказать о
возникающих в связи с этим научных проблемах?
В ходе изготовления композитных конструкций и де-
талей протекают сложные физико-химические и теплофи-
зические процессы, формируется структура и происходят
агрегатные превращения металлической или полимерной
основы (матрицы), она взаимодействует с армирующими
наполнителями. Сопутствующие механические процессы
предопределяют многие свойства материала и конструк-
ции в целом, в частности несущую способность. Образо-
вавшиеся на этой стадии дефекты часто проявляются при
эксплуатации изделия. Поэтому одна из центральных
проблем здесь — разработка взаимосвязанных физико-
химических, термомеханических и на их основе матема-
тических моделей, достаточно достоверно описывающих
всю совокупность явлений. Располагая такими моделями,
можно понять, как возникают типичные дефекты, опреде-
лить критические значения основных технологических
параметров, пределы их регулировки и в конечном счете
обеспечить необходимый уровень качества материала, до-
биться высокой надежности изделия.
Примыкающая к этой другая крупная проблема —
моделирование и количественный анализ влияния техно-
логической предыстории на работоспособность деталей из
композитов. Речь, в частности, идет о прогнозировании
остаточных технологических напряжений и деформаций,
их изменений, эксплуатационных свойств деталей и кон-
струкций, а также об обосновании норм для допустимых
при изготовлении дефектов.
Еще одна важная проблема — оптимальное конструи-
рование композиционных материалов для конкретных де-
талей, гарантирующее необходимые эксплуатационные
свойства и обеспечивающее технологичность производ-
ства.
Подобного рода вопросами занимается технологиче-
ская механика конструкций из композиционных мате-
риалов.
От научных разработок — к новым машинам 179
Однако решать надо не только научные проблемы, но
и организационные, управленческие. Вот пример, лежа-
щий на поверхности.
При проектировании изделий из традиционных мате-
риалов конструктор, ориентируясь на полуфабрикаты
(листовой или профильный прокат, отливки) с гарантиро-
ванными поставщиком свойствами, должен подобрать
подходящую марку полуфабрикатов, определить геомет-
рию деталей и способы их соединения. Задача техноло-
га — указать, как придать заданную форму изделию и
добиться нужного качества соединений. На все, что свя-
зано с процёссом получения полуфабрикатов, интересы,
компетенция и ответственность конструктора и техноло-
га не распространяются. Это прерогатива специалистов,
создающих материал-полуфабрикат. При традиционной
технологии процессы создания материала, полуфабрика-
та и конструкции организационно разделены. Размежева-
ние захватывает все уровни: исследовательские институ-
ты, конструкторские бюро, производственные предприя-
тия, не исключая учебные учреждения, где готовятся
кадры. В случае же композитов процессы создания ма-
териала и изделия сливаются в единый технологический
цикл, что, очевидно, порождает непростые организацион-
ные проблемы.
Здесь упоминались очень разные по принципам и на-
значению разработки. Что объединяет их?
Приведенные примеры, естественно, не охватывают
всего фронта научных изысканий в машиноведении, тем
ire менее речь идет о ярких представителях тех техноло-
гий, которым суждено играть первые роли в будущем
производстве. Роднит описывавшиеся технологические
процессы и то, что в их основе лежат достижения фун-
даментальной науки. Стремительный ход технического
прогресса требует непрерывного и нарастающего попол-
нения арсенала научных идей и разработок. Решающая
роль принадлежит здесь фундаментальным исследова-
ниям.
Быстрое и эффективное развитие машиностроения
возможно только на базе глубоких фундаментальных
исследований в области физики, химии, материаловеде-
ния, машиноведения, вычислительной математики, элект-
роники, Научный поиск нужно вести ко всех, направлю
180 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ниях, поскольку, во-первых, мы не знаем заранее, где
может быть сделано то или иное важное открытие; во-
вторых, необходимо, если так можно выразиться, копить
результаты впрок, ведь без задела ученые могут отклик-
нуться (т. е. провести полный цикл исследований) на
конкретный запрос производства в лучшем случае через
несколько лет, а это в наше время недопустимо большая
задержка. Безусловно, такой подход не оправдывает ото-
рванности теоретических работ от актуальных проблем
научно-технического прогресса, мелкотемья, разобщенно-
сти усилий и низкой производительности труда в сфере
науки.
Сегодня на наших глазах формируется облик произ-
водства XXI века. Новые задачи требуют смены концеп-
ций, понятий, представлений у специалистов, как занятых
исследованиями и проектированием, так и работающих на
производстве. Зачастую внедрение в промышленность
принципиально новых технологий и оборудования сдер-
живается боязнью руководящих и инженерных кадров
начать перестройку устоявшихся традиционных про-
цессов, дающих пока еще удовлетворительные результа-
ты. Не лучше обстоит дело и тогда, когда отсутствие
четкого понимания того, как создавать качественно но-
вые производства, приводит к выхолащиванию прогрес-
сивных идей, применению высокоэффективных техноло-
гий не по назначению и в итоге к их дискредитации,
а иногда даже и к потере веры в прогресс науки и тех-
ники. Именно поэтому уже сейчас нужно позаботиться о
подготовке человека, способного жить и работать в ус-
ловиях грядущего автоматизированного производства.
ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ
ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВ1
Повышение эффективности машиностроительного про-
изводства, его всемерная интенсификация возможны
лишь на основе комплексной механизации и автоматиза-
ции производственных процессов. Автоматизация в основ-
ных отраслях машиностроения — одна из актуальных и
1 Из кн.: Машиностроение: новые идеи (Серия «Техника». № 9)8
. Знание^ 1Ж С, 7 ‘ ‘
Проблемы создания гибких производств
181
сложных научно-технических проблем, решение которой
требует комплексных усилий ученых, конструкторов, ин-
женеров.
До последнего времени при автоматизации дискретных
технологических процессов решались главным образом
задачи создания основного технологического оборудова-
ния. Проблемам же автоматизации вспомогательных и
транспортных операций почти не уделяли внимания.
В результате образовалось противоречие между сравни-
тельно высоким уровнем автоматизации ряда основных
технологических процессов и весьма низким — вспомога-
тельных операций. Особенно это проявляется при исполь-
зовании такого перспективного оборудования, как станки
с числовым программным управлением (ЧПУ). Эти стан-
ки в настоящее время обслуживаются армией рабочих,
к квалификации которых не предъявляется никаких осо-
бых требований и в чьи функции входит только загрузка
и выгрузка заготовок, смена инструмента, удаление
стружки и т. п.
Разрешить это противоречие можно, переориентиро-
вав промышленность с выпуска отдельных единиц авто-
матического оборудования на выпуск полностью автома-
тизированных комплексов. В состав такого комплекса
входит обрабатывающее, контрольно-измерительное, тран-
спортное и вспомогательное оборудование. Ориентирова-
но оно на выполнение определенного набора технологиче-
ских операций. В серийном и мелкосерийном производст-
ве, наиболее трудно поддающихся автоматизации, такие
комплексы целесообразно создать на базе оборудования
с ЧПУ.
Две важные особенности отличают оборудование с
программным управлением от оборудования традицион-
ных видов:
— сравнительная простота реализации сколь угодно
сложной циклограммы работы (построение плоских и
пространственных траекторий исполнительных органов,
реализация сложных законов изменения их скоростей,
ускорений и нагрузок, оперативная смена рабочего инст-
румента и т. п.
, — сравнительная простота переналадки циклограммы
работы оборудования.
Эти особенности определили ряд преимуществ подоб-
UQpo оборудования в силу которых, например, станиц Q
182
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
ЧПУ к настоящему времени чрезвычайно широко распро-
странены.
Контрольно-измерительное оборудование с ЧПУ необ-
ходимо для создания упомянутых автоматизированных
комплексов. Оно позволяет контролировать и автоматиче-
ски отбраковывать изделия, вырабатываемые комплексом,
и получать информацию для оперативной коррекции тех-
нологических процессов. Создание и серийное производст-
во измерительного оборудования с ЧПУ — насущная про-
блема отечественного машиностроения.
И наконец, транспортеры, распределители, штабеляры
и другое оборудование с ЧПУ, используемое для автома-
тизации погрузочно-разгрузочных операций. В первую
очередь это промышленные роботы. Широкие функцио-
нальные возможности роботов позволяют выполнять та-
кие работы, как загрузка оборудования, транспортировка
изделий между позициями обработки и измерений, сбор-
ка, окраска, сварка, мойка, укладка и транспортировка
готовой продукции и т. п. Другими словами, все те опе-
рации, которые в настоящее время требуют затрат боль-
шого количества однообразного тяжелого ручного труда.
При объединении перечисленного оборудования в еди-
ный комплекс все его элементы должны быть связаны
единой системой управления на базе современных микро-
ЭВМ. Это позволит применить методы и средства адап-
тивного управления для повышения производительности,
устойчивости и точности технологического процесса,
диагностировать элементы комплекса (чтобы выявить
узлы, требующие замены или ремонта). Иными словами,
мы добьемся оптимальной структуры и протекания техно-
логического процесса.
Развитая система таких комплексов в перспективе ста-
нет основой для создания сначала автоматических цехов,
а в последующем и целых так называемых безлюд-
ных заводов. Планирование производства, взаимодействие
различных комплексов и управление системой транспор-
тирования заготовок, полуфабрикатов и комплектующих
будут осуществляться системой управления высокого
уровня, выполненной на базе мощной ЭВМ. В функции
обслуживающего персонала в этом случае будут входить
наблюдения за ходом производства, разработка производ-
ственных заданий, ремонтные и особо слрщньщ наладоч-
дае операции,
Проблемы создания гибких производств
483
Создание безлюдных заводов — перспектива развития
современного производства, дело будущего. Однако каж-
дый шаг на этом пути позволит сэкономить трудовые ре-
сурсы, решить многие социальные проблемы. Наша про-
мышленность сегодня уже готова к внедрению автомати-
ческих обрабатывающих комплексов самого различного
назначения. Разработать их можно на базе следующих
трех групп оборудования:
— металлорежущие станки с ЧПУ, оснащенные уст-
ройствами для автоматической оперативной коррекции
программ обработки;
— координатные измерительные машины (КИМ) с
ЧПУ — мощный инструмент автоматических измерений
в ходе технологического процесса, «поставляющий» ин-
формацию для его коррекции;
— промышленные роботы с программным управле-
нием — универсальное средство автоматизации самых раз-
нообразных вспомогательных процессов производства,
позволяющее объединить в единую автоматическую систе-
му оборудование комплекса.
Металлорежущие станки с ЧПУ. Высокая производи-
тельность, присущая специальным станкам, и гибкость,
свойственная универсальному оборудованию, сделали
станки с ЧПУ главным средством автоматизации мелко-
серийного производства. Применение универсальных ЭВМ
для расчета и подготовки управляющих программ позво-
лило повысить эффективность станков с ЧПУ и улучшить
организацию технологического процесса в целом. Задание
программы в числовом виде в корне изменило весь про-
цесс организации производства, способы подготовки и
передачи информации о технологии и геометрии обраба-
тываемой детали.
В сравнительно короткой истории станков с ЧПУ
можно выделить три основных этапа: 1) создание станков
с ЧПУ и опробование принципов ЧПУ в промышленно-
сти, ручной расчет программ обработки; 2) широкое внед-
рение в промышленность станков с автономными си-
стемами ЧПУ постоянной структуры, создание и освое-
ние систем автоматического программирования на ЭВМ;
3) создание систем централизованного управления от ЭВМ
и автономных систем с переменной структурой на базе
малых ЭВМ. На этом этапе подготавливается база для
создания быстропереналаживаемых участков станков с
184 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
системой управления от ЭВМ с автоматическим транс-
портом и автоматическими манипуляторами с программ-
ным управлением, которые в последующем станут осно-
вой для синтеза автоматических цехов и заводов.
Современный этап развития станков с ЧПУ — каче-
ственное изменение как структуры системы ЧПУ, так и
конструкции самого станка. Системы ЧПУ третьего поко-
ления строятся на базе микропроцессоров и малых ЭВМ
и имеют перестраиваемую структуру. Металлообрабаты-
вающее оборудование формируется по модульному и аг-
регатному принципу. Создается новое технологическое
оборудование с ЧПУ, например лазерные станки с ЧПУ,
которые позволяют автоматизировать такие процессы, как
резка, сварка, термообработка, упрочнение, контроль и др.
С помощью лазерных станков с ЧПУ можно, например,
автоматизировать процесс получения заготовок самых
разнообразных деталей из проката узкой номенклатуры.
Это чрезвычайно важно и для создания автоматизирован-
ных цехов и заводов, так как традиционные способы по-
лучения заготовок в мелкосерийном производстве трудно
поддаются автоматизации.
Конструкции традиционного металлорежущего обору-
дования с ЧПУ существенно изменяются. Цель — обеспе-
чить возможность совместной работы с автоматическим
транспортом, промышленными роботами, 'координатными
измерительными машинами и другим оборудованием в ус-
ловиях автоматизированного производства.
Адаптивные станки с ЧПУ. Числовое программное
управление позволило на современном этапе автоматизи-
ровать в мелкосерийном производстве собственно процесс
обработки детали (перемещения исполнительных органов
станка, смену режущего инструмента и др.). Однако для
изготовления деталей без непосредственного участия ра-
бочего-оператора, кроме того, требуется:
— автоматизировать наладку (переход) станков на
обработку новых типоразмеров деталей;
~ обеспечить заданное качество обработки партии
деталей и требуемую производительность станков при об-
работке широкого класса деталей мелкосерийного произ-
водства;
— обеспечить высокую надежность работы техноло-
гического оборудования и поддержание его работоспособ-
ности в течение длительного межремонтного срока.
t
шп
h
ж
йп
*7 П
кр> шп
г ^дет
с
Л
й
S
§ К
S £
81
fiffi/fipaquu
й
II
it
ш
Управление
точностью
Управление
производитель -
пастью
<Zz7Zzyz//77zz станка
Проблемы создания гибких производств
Функциональная модель технологической ячейки автоматизированного производст-
ва (£mn - температура шпиндельного узла; 7ИКр — крутящий момент; гаШп — скорость
вращения шпинделя; дл, ъ — отклонения размеров; iweT — температура детали;
^вибраций - амплитуда вибраций; £ст - температура узла станка)
186
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
При переводе станка на обработку детали нового типо-
размера недостаточно сменить управляющую программу,
подать новые заготовки, режущий и мерительный ин-
струмент, а требуется осуществить геометрическую и тех-
нологическую наладку станка. Дело в том, что управляю-
щая программа станка рассчитывается исходя из идеаль-
ной модели системы станок—приспособление—инстру-
мент—деталь.
Реальный станок, режущий инструмент, заготовка от-
личаются от расчетной модели, что приводит, с одной сто-
роны, к искажению геометрии изготавливаемой детали,
а с другой — к возможности потери устойчивости из-за
вибраций и других динамических эффектов, связанных
с несоответствием заданных режимов резания реальным
свойствам режущего и обрабатываемого материала.
Адаптивные системы управления станками методом
коррекции управляющей программы позволяют автомати-
зировать геометрическую наладку станка. Станок оснаща-
ется измерительным устройством, например измеритель-
ной головкой и блоком коррекции, расположенным в си-
стеме управления. Процедура адаптации состоит в том,
что сначала производят пробный проход (или обрабаты-
вают пробную деталь), а затем путем измерения обрабо-
танной поверхности получается недостающая информа-
ция, на основе которой корректируется управляющая
программа или вводится коррекция на геометрию инстру-
мента.
Другая разновидность адаптивных систем управле-
ния — адаптивные системы управления режимами реза-
ния — автоматизирует технологическую наладку станка.
В них различные датчики крутящего момента, вибраций
и др. в процессе резания поставляют в систему управле-
ния информацию о динамике станка. В системе управле-
ния на основе полученной информации и введенных зара-
нее критериев выбираются или уточняются режимы ре-
зания.
Вторая проблема так же, как и первая, связана с не-
достаточностью априорной информации (которой распо-
лагают при составлении программы, управляющей стан-
ком) для получения заданной точности и производитель-
ности обработки всей партии деталей. В ходе обработки
партии детален меняются режущие свойства инструмен-
та, температурный режим станка и другие свойства систе-
Проблемы создйния гибких производств
187
мы станок—приспособление—инструмент—деталь. Вредное
влияние указанных факторов устраняют системы адап-
тивного управления, дополненные системами стабилиза-
ции температуры и других возмущающих воздействий.
Третья проблема — обеспечение высокой надежности
работы технологического оборудования, его работоспособ-
ности в течение длительного межремонтного срока. Созда-
ние совершенных механизмов станка, разумное сочетание
механики и электроники, улучшение систем защиты стан-
ка от перегрузок и аварийных ситуаций, оснащение его
диагностическими устройствами и системами — вот ос-
новные направления решения данной проблемы.
Защита станка надежно обеспечивается системами:
стружкодробления и удаления стружки из рабочей зоны
станка; контроля установки заготовки в зажимных при-
способлениях станка; контроля режущих свойств инстру-
мента; контроля нагрузки на основные узлы станка.
Диагностика правильности работы станка осуществ-
ляется по ряду параметров, таких, как температурный ре-
жим в подвижных стыках, температура масла, динамиче-
ские ошибки в следящих приводах и др. Диагностика си-
стем управления станками в настоящее время хорошо
развита и широко применяется в системах управления.
Координатные измерительные машины. Координатные
измерительные машины — основной вид контрольно-изме-
рительного оборудования автоматизированных комплек-
сов. Принцип их работы — использование возможности
измерять перемещения измерительного наконечника отно-
сительно измеряемой детали по нескольким пространст-
венным координатам.
Большинство КИМ универсальны и позволяют изме-
рять самые разнообразные поверхности деталей, включая
пространственно-сложные. Они автоматически проводят
весь процесс измерения: согласование баз (систем коорди-
нат) КИМ и измеряемой детали; управление движением
исполнительных органов КИМ (для реализации относи-
тельного движения измерительной головки и измеряемой
детали); считывание, обработку и запись результатов из-
мерений.
Координатные измерительные машины — сравнитель-
но новый класс машин. Однако к настоящему времени
они готовы к включению в автоматизированные комплек-
сы машиностроения,
1&8 Машиностроение и машиноведение: проёлеМы развития
Среди задач, которые решаются автоматизированьями
обрабатывающими комплексами с помощью КИМ, можно
выделить следующие.
1. Измерение параметров заготовок на «входе» комп-
лекса. Цель — автоматизация процесса базирования заго-
товок в приспособлениях, которое до настоящего времени
на автоматизированных участках станков с ЧПУ выпол-
нялось исключительно вручную. С помощью КИМ базиро-
вание осуществляется «математически»: КИМ измеряет
с требуемой точностью положение технологических баз
заготовки относительно установочных баз приспособле-
ния-спутника. Полученная информация о положении за-
готовки передается в систему управления станком, управ-
ляющая программа пересчитывается из системы коорди-
нат детали в систему координат станка. При этом
способе базирования точность установки заготовки в при-
способлении не влияет на точность изготовления детали,
установка детали в приспособлении существенно упроща-
ется и может быть автоматизирована с помощью сущест-
вующих промышленных роботов.
Наряду с этим КИМ на «входе» комплекса может из-
мерять поверхности заготовки, подлежащие обработке.
На основе полученной информации решается задача оп-
тимального распределения припуска по проходам, что оп-
тимизирует работу комплекса в отношении точности и
производительности.
2. Измерение деталей в ходе технологического процес-
са (пооперационный контроль) с целью автоматизации на-
ладки технологического оборудования, выявления брака
на ранних стадиях изготовления деталей.
3. Измерение окончательно обработанной детали для
составления протокола и выработки указаний по прове-
дению сборки изделия.
Основная проблема применения КИМ в автоматизи-
рованном комплексе — согласование ее работы с работой
технологического и транспортного оборудования. Это ка-
сается как пространственного размещения КИМ в масси-
ве станков, промышленных роботов и другого оборудова-
ния, так и временного согласования в технологическом
процессе изготовления детали. Координатные измеритель-
ные машины — прецизионное оборудование, и это в пер-
вую очередь определяет степень влияния окружающей
Проблемы создания, гиЗкйэь производств
189
среды, станков, роботов и другого оборудования на их
работу.
Временное согласование КИМ направлено на дости-
жение наивысшей загрузки автоматизированного комп-
лекса. Эффективным средством решения этой проблемы
можно считать цифровое моделирование процесса функ-
ционирования автоматизированного комплекса в целом,
которое учитывает вероятностный характер поступления
деталей на обработку и измерение. Результаты моделиро-
вания — алгоритм функционирования комплекса на за-
данный промежуток времени, а также оптимальные пара-
метры алгоритма коррекции технологического обору-
дования. Цифровое моделирование функционирования
комплекса позволяет решить задачу выбора места изме-
рения (на станке или КИМ).
В последнее время проявляется существенное внима-
ние к координатным измерениям непосредственно на
станке. Интерес к этим работам возник у машинострои-
телей давно, но толчком к промышленному производству
стало создание измерительных головок, передающих сиг-
налы измерения бесконтактным способом (радиоканал,
инфракрасное излучение и т. д.). Измерительная головка в
процессе обработки детали хранится в инструментальном
магазине станка и к началу цикла измерения детали ус-
танавливается в исполнительный орган станка. Цикл из-
мерения включается в цикл обработки и программирует-
ся как переход.
Модель процесса функционирования автоматизирован-
ного комплекса — часть обобщенной цифровой модели
автоматизированного производства, которая в будущем
явится основным инструментом анализа и синтеза раз-
личных структур гибкого производства.
Промышленные роботы. Системы управления большин-
ством современных промышленных роботов (ПР) исполь-
зуют внутренние обратные связи. Однако такие ПР не
имеют устройств, позволяющих воспринимать информа-
цию о внешней среде (в том числе об объектах манипу-
лирования), и действуют по неизменяемой в процессе
работы жесткой программе. Поэтому и внешняя среда в
подобных случаях должна быть организована настолько
хорошо и жестко, насколько это необходимо для ПР.
Иными словами, объекты манипулирования должны быть
вовремя, с заданной ориентацией и достаточно точно
190 Машиностроёние и машиноведение: проблемы раеёитиЛ
поданы на загрузочную позицию, а действия ПР и обслу-
живаемого им оборудования жестко синхронизированы.
Все это требует создания дополнительной • специальной
оснастки (до 40% стоимости робота), уменьшает степень
универсальности робота и, как следствие, существенно
увеличивает сроки переналадки производства на новый
вид продукции.
Чтобы создать гибкие обрабатывающие комплексы, не-
обходимо уменьшить количество специальной оснастки и
разработать ПР, оснащенные специальными системами
для восприятия информации о свойствах и состоянии
внешней среды и характеристиках объектов и использую-
щие эту информацию в процессе реализации заданной
программы действий (в дальнейшем такие ПР будем на-
зывать очувствленными — ОПР). Информация о текущем
состоянии технологического процесса, об относительном
расположении захвата ПР, объектов манипулирования и
среды позволяет автоматизировать многие тонкие техно-
логические операции, как, например, дуговую сварку (ко-
торой присуще неточное базирование свариваемых элемен-
тов), сборку (когда условия сопряжения накладывают на
собираемые элементы кинематические связи) и др. При-
менение ОПР на погрузочно-разгрузочных операциях в
гибком машиностроительном производстве позволит за-
гружать оборудование заготовками, поданными в таре на-
валом, сортировать детали, отбирать их с конвейера
и т. п„
Таким образом, подготавляемая оператором программа
функционирования неочувствленного ПР всегда содержит
полную информацию о всех действиях робота, т. е. коор-
динаты звеньев по всем степеням свободы в каждой по-
зиции, состояние захвата в ней (разжат, сжат), выдерж-
ку времени для перехода в следующую позицию. Осна-
щенный системой восприятия информации о среде ОПР
требует менее подробной программы; в ней могут отсут-
ствовать, например, координаты очередной позиции, вре-
мя выстоя и др. Неопределенность текущей программы
снижается путем опроса датчиков системы очувствления
ОПР и соответствующей обработки результатов измере-
ний. В такой робот может быть встроен адаптивный кон-
тур, позволяющий от цикла к циклу улучшать его функ-
ционирование.
Анализ существующих конструкций ОПР показывает,
Проблемы создания гибких производств
191
что каждая из них жестко ориентирована на сравнитель-
но узкий набор операций, определяемый возможностями
конкретных средств очувствления. Поэтому наращивание
технической оснащенности систем восприятия и разработ-
ка алгоритмов обработки информации с целью повышения
универсальности ОПР определяют одно из основных на-
правлений развития робототехники, актуальность которо-
го подчеркивается требованиями создания гибких произ-
водств.
Иными словами, процесс взаимного приспособле-
ния роботов и оборудования связан с совершенствованием
роботов, приданием им универсальности и элементов адап-
тации.
Сформулируем научно-технические проблемы, реше-
ние которых будет способствовать созданию ОПР:
— разработка методов получения обобщенных харак-
теристик кинематических и динамических свойств струк-
тур с большим числом степеней свободы;
— разработка методов структурного, кинематическо-
го и динамического анализа и синтеза механических рук
промышленных роботов. Представляется, что одно из важ-
ных направлений решения этой проблемы связано с фор-
мированием критериев, позволяющих по заданным харак-
теристикам оборудования и рабочих процессов определять
паилучший вариант структуры и параметров промышлен-
ного робота; .
— создание теории, методов и алгоритмов управления
промышленными роботами. Здесь многое зависит от ис-
пользования свойственного роботу разнообразия движений
для выполнения заданной программы в ситуации, инфор-
мацию о которой он получает от обслуживаемого обору-
дования. Частью этой проблемы является создание мето-
дов так называемого супервизорного управления, когда
функции управления роботом распределяются между ЯВМ
п оператором в последовательности и сочетании, которые
определяет оператор, наблюдая за ходом производствен-
ного процесса;
— разработка принципов построения методов, систем
1Г средств для оснащения роботов искусственными органа-
ми чувств, позволяющими собирать и обрабатывать ин-
формацию о внешней среде. Прогресс в решении преды-
дущих проблем в значительной степени зависит от реше-
ния этой проблемы,
192
Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
Таким образом, уровень квалификации робота и уро-
вень организации среды, необходимые для эффективного
взаимодействия элементов системы робот—объект—среда,
неразрывно связаны между собой. Улучшение функцио-
нальных свойств робота позволит меньше заботиться об
организации внешней среды в промышленном производ-
стве. Очевидно также, что функциональные свойства ро-
бота при прочих равных условиях определяются мощ-
ностью средств обработки информации (быстродействием
и объемом памяти ЭВМ) и характеристиками искусствен-
ных органов чувств.
Автоматизированный обрабатывающий комплекс. Ха-
рактерный пример автоматизированного обрабатывающего
комплекса — участок станков с ЧПУ для обработки тел
вращения, созданный в Японии, который был задуман как
ячейка безлюдного производства.
Работает он следующим образом. Заготовка из нако-
пителя с помощью питателя поступает в патрон токарно-
го станка, где осуществляется ее полная токарная обра-
ботка. Затем деталь передается с помощью промышлен-
ного робота на измерительную установку, а далее на
сверлильно-фрезерный’ станок, где ее обработка заверша-
ется. Обработанные детали складываются в накопитель.
Токарный станок оснащен двумя восьмипозиционными
револьверными головками, позволяющими проводить раз-
нообразную токарную обработку наружных и внутренних
поверхностей детали. Токарные работы являются лими-
тирующими по точности для данного комплекса станков.
Измерительная установка, ряд систем стабилизации и ди-
агностики придают токарному станку адаптивные свой-
ства и позволяют обрабатывать детали с заданной точ-
ностью и производительностью в условиях недостаточно-
сти априорной информации.
Так, введение автоматической коррекции для токар-
ного станка по результатам измерения обработанной де-
тали позволяет устранить труднопредсказуемую медлен-
но меняющуюся во времени функциональную часть по-
грешности обработки диаметральных размеров. С другой
стороны, для поддержания требуемой точности фирмы
детали токарный станок оснащен системой стабилизации
температуры шпинделя: датчиком температуры шпиндель-
ного узла и систем охлаждения. Для стабилизации про-
цесса резания на токарном станке, а также для разлид-
Проблемы создания гибких производств
193
пых диагностических целей в автоматизированном комп-
лексе применены следующие системы: адаптивная система
поддержания па заданном уровне мощности или крутя-
щего момента главного привода; система дробления
стружки; система диагностики состояния станка по тем-
пературному режиму его узлов и состоянию конечных
выключателей и управляемых золотников; адаптивная
система поддержания уровня вибраций ниже заданного.
Металлорежущие станки и измерительная установка
объединяются в одно целое промышленным роботом, осу-
ществляющим все функции по транспортированию обра-
батываемой детали внутри комплекса. Промышленный
робот перемещается вдоль направляющих станины, имеет
три степени подвижности и расположен таким образом,
что обслуживаемая им зона перекрывает установочные
зоны станков и измерительной установки. Двупалый за-
хват робота — для деталей в 50-4-100 мм.
Операции, которые выполняет ПР, типичны для тако-
го вида автоматизированных комплексов. Это — перево-
рот детали в патроне токарного станка, передача детали
с токарного станка на измерительную установку, переда-
ча ее с измерительной установки на многоцелевой свер-
лильно-фрезерный станок, перестановка ее на столе мно-
гоцелевого сверлильно-фрезерного станка после обработки
базовых поверхностей.
Промышленный робот связывает все оборудование
комплекса в одно целое благодаря решению транспортных
задач, а система управления — информационно. Система
управления выполнена на базе двух ЭЦВМ. Она управ-
ляет исполнительными органами станков, промышленного
робота, измерительной установки, диагностирует состоя-
ние всего оборудования комплекса.
Гибкие производства. Какими станут наши предприя-
тия завтра? Ответ на этот вопрос известен: автоматизи-
рованными или по крайней мере с высоким уровнем ав-
томатизации. По расчетам специалистов, на таких пред-
приятиях, условно названных безлюдными, число
работающих может быть в 100 раз меньше, чем на су-
ществующих. А роль человека на них сведется к разра-
ботке программ для управляющих ЭВМ, наладке и ре-
монту оборудования.
Ясно, что безлюдные предприятия не возникнут на
пустом месте. Им предстоит пройти путь от комплексной
7 К. В. Фролов
194 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
автоматизации отдельных технологических звеньев к их
слиянию в единый автоматизированный организм. Такой
подход позволяет сочетать конечную цель с сегодняшними
задачами по повышению эффективности производства,
в частности с созданием автоматизированных технологи-
ческих комплексов оборудования. Именно поэтому подоб-
ные комплексы разрабатываются как будущие составные
части безлюдных предприятий.
Первые безлюдные предприятия уже созданы в Япо-
нии. Так, одна из фирм объявила, что на ее предприятии,
построенном с использованием всех новейших принципов
автоматизации, занято всего 100 человек, что в 5 раз
меньше по сравнению с традиционной организацией про-
изводства. Знаменательно, что па этом заводе широко
применены промышленные роботы для создания конечно-
го продукта — тоже роботов.
Сегодня одним из решающих условий технического
прогресса стало постоянное совершенствование выпускае-
мой продукции. А это означает, что серийные и мелкосе-
рийные производства становятся доминирующими и что
они должны обладать высокой гибкостью — способностью
быстро переключаться на выпуск новых изделий.
В связи с этим следует обратить внимание на тот
факт, что разрабатываемые в настоящее время проекты
гибких производств ориентированы на выпуск какой-либо
готовой машины или одного из ее узлов. Такая ориента-
ция возможна только при массовом производстве машин
ограниченной номенклатуры. Традиционно комплексная
автоматизация здесь достигается путем создания автома-
тизированных поточных линий. Но они не позволяют бы-
стро и с небольшими трудовыми затратами переходить на
выпуск нового изделия.
Расширение номенклатуры и уменьшение серийности
при полной автоматизации производства требуют сущест-
венного увеличения количества видов технологического
оборудования, оснастки, приспособлений, инструмента и,
самое главное, переработки большого объема информации,
связанной с организацией мощной автоматической дис-
петчерской службы, создания банков данных для хране-
ния управляющих программ и существенного разветвле-
ния транспортно-складского хозяйства предприятия.
Все это препятствует созданию безлюдного производ-
ства для широкрй номенклатуры изделий, выпускаемых
Проблемы создания гибких производств
195
одним предприятием. Не говоря уже о чисто технических
трудностях, ясно, что такое производство будет экономи-
чески нецелесообразно. Экономическая нецелесообраз-
ность подчеркивается тем фактом, что увеличение номен-
клатуры изделий при одной и той же мощности предприя-
тия приводит к уменьшению величины серии каждой кон-
кретной детали, а делать специальное оборудование для
мелкосерийного производства лишено смысла.
Возникает естественный вопрос: как преобразовать
производство, чтобы автоматизация изготовления мелких
серий изделий была экономически выгодна, т. е. чтобы
стоимость изготовления изделия мало зависела от серий-
ности? Решение этой задачи — в ориентации безлюдного
производства не на выпуск готовой машины или ее узла,
а на выпуск деталей определенного вида, объединенных
сходством технологии их изготовления. При этом не
важно, для - каких машин предназначены эти детали.
Они в дальнейшем передаются на другие заводы (в
том числе и «людные») для продолжения обработки и
сборки.
Важно другое: существенный объем трудоемкости еди-
ничного и мелкосерийного производства сокращается
благодаря полной автоматизации обработки его элемен-
тов. Себестоимость изготовления элементов существенно
будет снижена за счет преимуществ такой организации
безлюдного производства. Технологический цикл произ-
водства представительной (наиболее сложной, созданной
анализом и воображением) детали данного вида состоит
из ограниченного набора технологических переходов.
Каждая конкретная деталь требует выполнения только
части, пусть даже и повторяющихся, переходов. Количе-
ство переходов в наборе не зависит от номенклатуры из-
готавливаемых в безлюдном производстве деталей данно-
го вида и тем самым определяет ограниченное количество
видов технологического оборудования. Ограниченное коли-
чество видов оборудования и постоянство вида изделий
позволяют применять во всем технологическом процессе
однотипные или близкие технические решения по автома-
тизации отдельных технологических переходов, благодаря
чему мы получаем возможность создать безлюдное про-
изводство, не зависящее от массовости и номенклатуры
деталей. Такое производство не определяется уже поня-
тиями «массовое», «серийное», «единичное».
7*
106 Машиностроение и машиноведение: проблемы развития
Кроме того, ограниченный набор операций на боль-
шом количестве разных, но одного вида изделий позво-
ляет их дифференцировать и изготавливать за короткое
время на высокопроизводительных специальных стан-
ках — продукционных автоматах с ЧПУ, имеющих дело
с ограниченным набором автоматизированных перенала-
док. В результате уменьшается себестоимость обработки,
и деталь, изготовленная в таком производстве, всегда бу-
дет дешевле, чем в традиционном мелкосерийном.
Таким образом, картина получения конечного продук-
та, всей совокупности машин — это безлюдные производ-
ства отдельных, наиболее характерных элементов машин
и специализированные сборочные предприятия (как
«людные», так и безлюдные, но с минимальным объемом
механической обработки), выпускающие собственно ко-
нечный продукт — машины.
Отсюда ясна необходимость кооперации на изготовле-
ние в первую очередь простых в технологии изделий без-
людными заводами. Если раньше необходимость в коопе-
рации диктовалась особенностями детали, сложностями
ее технологии и соответственно спецификой оборудова-
ния, которого не было на конкретном предприятии,
то сформулированная техническая идеология показывает,
что требование кооперации обусловлено необходимостью
рационального построения автоматизированных произ-
водств. Иными словами, в будущем на безлюдных заво-
дах будут изготавливаться обычные валы, шестерни,
фланцы, рычаги, вилки и т. д.
Таким образом, основные структурные элементы без-
людного производства, ориентированного на один тип де-
талей: автоматизированные склады исходных материалов,
поступающих в упорядоченном виде; система комплексов
из станков и другого оборудования с ЧПУ, которые обра-
зуют законченную технологическую цепочку и действуют
по единой программе; развитая система конвейеров и
транспортеров, осуществляющих передачу деталей и за-
готовок по всему технологическому циклу; программные
роботы, загружающие технологическое оборудование, об-
служивающие конвейеры и транспортеры; склад готовой
продукции.
В таком автоматическом предприятии приходится ре-
шать обычную для комплексной автоматизации задачу
объединения посредством управления технологических,
Проблемы создания гибких производств 197
контрольно-измерительных, загрузочных и лранспортных
систем. Однако количество информации, с которой прихо-
дится иметь дело при создании информационно-управля-
ющей системы безлюдного завода, привносит в задачу
качественную новизну; наибольшие трудности связаны с
решением проблемы создания мощного системного про-
граммного обеспечения производства. На базе управления
от ЭВМ в единую структуру будут сведены технологиче-
ские процессы всего предприятия. Одновременно могут
быть машинизированы операции проектирования и раз-
работки технологии, обеспечена стыковка управления тех-
нологическими процессами с автоматизированными си-
стемами организационного управления производством.
Нет нужды объяснять, что создаваемые высокопроизво-
дительные комплексы в процессе эксплуатации должны
быть исключительно надежны, что во многом связано с
использованием средств диагностики, базирующихся на
ЭВМ.
Основное оборудование таких заводов должно вопло-
щать самые последние достижения науки и техники. Уже
сейчас во многих лабораториях и КБ создаются новые
технологические процессы, обещающие переворот в обра-
ботке материалов. Речь идет о лазерной технологии, по-
зволяющей создавать в зоне обработки сверхвысокие дав-
ления и температуры, об использовании плазменного
напыления для придания отдельным участкам детали по-
вышенных качеств. Заманчивы и перспективы использова-
ния ультразвуковых и вибрационных полей, с помощью
которых можно соединять разнородные материалы, управ-
лять их структурой и механическими свойствами и т. д.
От безлюдных цехов к безлюдной промышленности —
таково в чуть идеализированной форме важное направ-
ление научно-технического прогресса в машиностроении.
ill.
ЛЮДИ НАУКИ:
ЖИЗНЬ И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
ОСНОВОПОЛОЖНИК
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ НАУКИ
(к 275-летию со дня рождения
М. В. Ломоносова) 1
На берегах Ледовитого моря,
подобно северному сиянию, блеснул Ломоносов.
Ослепительно и прекрасно было это явление!
В. Г. Белинский
Жизнь и творчество великого русского ученого, осно-
воположника отечественной науки Михаила Васильевича
Ломоносова составили целую эпоху в развитии русской
и мировой науки и культуры.
Многогранность его личности не перестает поражать
наше воображение, а его научное творчество остается не-
исчерпаемой темой для исследователей. Своими гениаль-
ными трудами он прославился в естественных науках и
технике, в философии, истории, литературе и искусстве.
Им разработаны основы современного русского литера-
турного языка, созданы учебные пособия по разным обла-
стям знания (отечественной истории, грамматике, метал-
лургии и др.), по которым обучались многие поколения
русских людей, и до сих пор не утратившие научного
значения. «Соединяя необыкновенную силу воли с не-
обыкновенною силою понятия,— писал о нем Пушкин,-
Ломоносов обнял все отрасли просвещения... Он создал
первый университет. Он, лучше сказать, сам был первым
нашим университетом».
Поморский юноша, охваченный неудержимым стрем
лением к знаниям, покинув родные берега Белого моря,
ценою неимоверных усилий в довольно короткий срок
достиг вершин мировой науки и по ряду научных направ
лений на столетие опередил современников.
1 Наука в СССР. 1987. № 4. С. 67-73.
Основоположник отечественной науки
199
Ломоносов получил известность не только как про-
грессивный мыслитель, но и как талантливый организа-
тор науки и просвещения. Жизнь его была проникнута
постоянной заботой о процветании Государства Россий-
ского, судьбах его народа.
«Все оные по разным временам замеченные порознь
мысли подведены быть могут, как мне кажется, под сле-
дующие главы:
1. О размножении и сохранении Российского народа.
2. О истреблении праздности.
3. О исправлении нравов.
4. О исправлении земледелия.
5. О лучшей государственной экономии.
6. О сохранении военного искусства во время долго-
временного мира...» — писал Ломоносов 1 ноября 1761 г.
фавориту императрицы Елизаветы И. И. Шувалову —
одному из немногих представителей высшей знати, пони-
мавшему необходимость скорейшего развития науки в
стране. И далее продолжал: «Сии так важные главы тре-
буют глубокого рассуждения, долговременного в государ-
ственных делах искусства к изъяснению и предосторож-
ПОЙ силы к произведению в действо».
В этих словах — глубочайший патриотизм Ломоносова.
Михаил Васильевич Ломоносов родился 19 ноября
1711 г. в бывшей Архангельской губернии, на Крайнем
Севере русского государства. Его отец занимался рыбным
Промыслом. Еще в детские годы будущим ученым овладе-
ло неодолимое стремление к знаниям.
Зимой 1730 г. вопреки воле отца молодой помор поки-
дает родные места и с попутным обозом отправляется в
Москву с целью получить образование. Ему удается по-
ступить в Славяно-греко-латинскую академию, которая в
то время была крупнейшим общеобразовательным учеб-
ным заведением России.
Невероятно трудны для юноши первые годы учебы:
НИ значительно старше товарищей, и это обстоятельство
нередко становится причиной насмешек над ним. Мизер-
но и казенное содержание учащихся. Часто приходится
голодать. Тем не менее он не оставляет занятий и с по-
ршштельной целеустремленностью все свободное время
проводит за чтением книг и летописей. Недюжинные спо-
собности и трудолюбие позволяют Ломоносову быстро дви-
гаться вперед. За год он проходит курс двух-трех классов,
200
Люди науки: жизнь и деятельность
Пять лет понадобилось, чтобы усвоить латинский и гре-
ческий языки, изучить арифметику, географию, историю,
постичь латинскую, русскую поэзию и основы стихосло-
жения. Об этом периоде сам Ломоносов писал: «Обучаясь
в Спасских школах, имел я со всех сторон отвращающие
от наук пресильные стремления, которые в тогдашние
лета непреодоленную силу имели... имея один алтын в
день жалования, нельзя было иметь на пропитание в день
больше как на денежку хлеба и на денежку квасу, прочее
на бумагу, на обувь и другие нужды. Таким образом жил
я пять лет и наук не оставил...»
Блестящие способности Ломоносова обратили на себя
внимание. В 1735 г. в числе двенадцати лучших учеников
он был откомандирован для продолжения образования в
Петербург, где при Академии наук функционировали гим-
назия и университет. Спустя год вместе с двумя товари-
щами направлен в Германию для совершенствования в
науках, особенно в физике, химии, минералогии и горном
деле.
В Марбурге, в одном из старейших университетов Гер-
мании, Ломоносов проходит курс естественных наук, овла-
девает немецким и французским, пишет первые статьи,
делает переводы ряда научных и литературных работ.
В 1739 г. молодой ученый и его соотечественники
переезжают в Фрейберг, где под руководством академика
Генкеля изучают основы горно-металлургического произ-
водства — добычи угля и руды, выплавки металлов, прак-
тическую химию. Здесь в полной мере проявилась способ-
ность Ломоносова рационально сочетать теорию с прак-
тикой. «Естественную историю,— писал он,— нельзя
выучить в кабинете господина Генкеля из его шкапов и
ящиков, нужно самому посетить различные горные заводы
и рудники, самому изучить на месте положение и свой-
ство гор и отношение друг к другу находящихся в них
минералов».
В 1741 г. ученый возвращается на родину. С этого вре-
мени начинается его многолетняя и плодотворная работа
в Петербургской Академии наук, ознаменовавшаяся мно-
гими открытиями и замечательными исследованиями в
самых различных областях знания.
Каковы же основы многогранного научного творчества
Ломоносова? В чем особенности разработанной им мето-
дологии?
Основоположник отечественной науки
201
И, В. Ломоносовым было создано множество астрономических при-
меров. Часть из них можно увидеть в обсерватории ученого в Ленин-
граде
Прежде всего в деятельности великого русского уче-
ного отразились наиболее прогрессивные направления
пауки и культуры XVII—XVIII вв.— периода становле-
ния науки нового времени. Ломоносов настойчиво и целе-
устремленно боролся за утверждение материалистических
принципов, многое сделал для разработки ряда важных
поцросов материалистической философии (в том числе
антериального единства мира, закономерностей его раз-
вития и др.), предпринял попытку дать единую материа-
листическую картину мира, целиком основанную на вы-
падах всего комплекса современного ему естествознания.
Все его творчество проникнуто идеей безусловной по-
ппаваемости природы. Путем исследования процессов и
падений, происходящих вокруг, сопоставляя и синтезируя
иыподы теоретических размышлений с экспериментальны-
ми данными естествознания, Ломоносов искал и находил
ппъясиение закономерностей в развитии природы. Глубо-
ким уверенность в том, что любые совершающиеся в ней
процессы имеют материальные предпосылки, была исход-
ным началом и основой изысканий ученого.
Люди науки: жизнь и деятёАънбётЪ
Следует особо отметить атеистическую направленность
его научного и художественного творчества. В своих ра-
ботах Ломоносов решительно выступал против религиоз-
но-идеалистических взглядов на мир, горячо поддерживал
революционный переворот в науке, сделанный великим
польским ученым Николаем Коперником в середине
XVI в.
Рассматривая науку как нерасторжимое единство тео-
рии и практики, он сочетал качества гениального теоре-
тика и блестящего экспериментатора. Теоретические тру-
ды никогда не отрывал от практических потребностехг
жизни, от строго проверенных результатов многочислен-
ных опытов. «Из наблюдений установлять теорию, через
теорию исправлять наблюдения — есть лучший всех спо-
соб- к изысканию правды»,— писал Ломоносов в одной из
работ. Считая процесс познания «выпытыванием правды»
у самой природы, опыту как надежному средству пости-
жения истины Михаил Васильевич придавал первосте-
пенное значение. «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу
мнений, рожденных только воображением»,— неоднократ-
но подчеркивал ученый.
От опыта через гипотезу к установлению строгой на-
учной теории — вот сущность творческого метода
М. В. Ломоносова. В раскрытии законов природы, под-
твержденных экспериментальными данными, он видел
конечную цель исследования. «Если нельзя создавать ни-
каких теорий,— отмечал Ломоносов,— то какова цель
стольких опытов, стольких усилий и трудов...» И с воз-
мущением говорил об ученых, ограничивающихся лишь
наблюдениями и их описанием, без должных попыток к
обобщениям, к глубокому проникновению в законы и тай-
ны природы.
«Для чего толь многие учинены опыты в физике и хи-
мии? — спрашивал он в «Слове о пользе химии».—Для
чего толь великих мужей были труды и жизни опасны г
испытания? Для того только, чтобы собрав великое мно
жество разных вещей и материй в беспорядочную кучу,
глядеть и удивляться их множеству, не размышляя о их
расположении и приведении в порядок?»
Понимание Ломоносовым необходимости движения
мысли от регистрации явления к выявлению его сущно
сти на основе рационального сочетания теории и эксперм
мента в процессе познания свидетельствует о материали
Основоположник отечественной науки
203
стической позиции великого ученого. Творческий метод
М. В. Ломоносова, предусматривающий невиданную для
пауки XVIII в. гармонию теории и опыта, не утратил
значения и в наши дни.
Излюбленные науки естествоиспытателя, в развитие
Которых он внес поистине неоценимый вклад,— физика и
химия.
В области физики наиболее важные исследования Ло-
моносова относятся к учению о теплоте, свете и электри-
честве.
Уже в ранних работах в начале 40-х годов он
стремился объяснить причины тепловых явлений и пере-
дачу тепла от одного тела к другому движением мельчай-
ших частиц материи, пришел к мысли о существовании
абсолютного нуля температуры. Его атомно-кинетическая
Концепция начисто отвергла мифическую невесомую жид-
кость, переливанием которой объяснялся в то время про-
цесс передачи тепла.
В содружестве с другим крупным физиком, русским
академиком Г. В. Рихманом Ломоносов провел серьезные
Исследования в области атмосферного и статического элек-
тричества, по существу подтвердившие наличие электри-
ческого поля в атмосфере. Предвидев огромные возможно-
сти электричества, он пророчески охарактеризовал его
как «великую надежду к благополучию человеческому».
Ломоносов занимался разработкой широкого круга
Проблем современной ему физики: исследовал законы ме-
ханики и акустики, астрономии и оптики, сконструировал
немало приборов для экспериментальных исследований,
11 том числе так называемую ночезрительную трубу, по-
зволяющую видеть в темноте.
226 лет тому назад, 26 мая (9 июня) 1761 г. более ста
ученых в разных странах мира наблюдали уникальное
событие — прохождение планеты Венеры по диску Солн-
ца» Но только Ломоносов в результате наблюдений сде-
лал замечательное открытие, доказывающее, что «плане-
та Венера окружена знатною воздушною атмосферою».
Ровно через 200 лет советские астрофизики с помощью
радиолокации определили некоторые физические пара-
метры Венеры. С 1967 г. осуществляются регулярные
космические рейсы советских автоматических космиче-
ских станций к планете. Шестнадцать аппаратов «Вейе-
ра» и два «Вега» подводили получить исчерпывающиф
204
Люди науки: жизнь и деятельность
данные по метеорологии Венеры, ее атмосфере и харак-
теру поверхности.
Большое значение М. В. Ломоносов придавал приклад-
ной механике, в том числе горной, положив начало уста-
новлению связи между техникой и естествознанием, на-
укой и практикой. Талантливый конструктор предложил
многочисленные оригинальные решения постройки раз-
личных машин и механизмов — водоподъемников, летаю-
щего аппарата («аэродромической машины»), приспособ-
ления для изучения грозовых разрядов («громовой маши-
ны») и др. Им усовершенствована так называемая
Папинова машина, предназначенная для обработки тел
длительным нагреванием; выполнены обширные исследо-
вания в области теории и практики производства часов;
найдены эффективные способы борьбы с трением за-счет
использования стекла и хрусталя в кинематических парах
трения механизмов и др.
Гениальный русский ученый — изобретатель большо-
го числа замечательных приборов — по праву может счи-
таться основоположником отечественного приборо-
строения.
Верный своему творческому методу, согласно которому
«мысленные рассуждения произведены бывают из надеж-
ных и много раз повторенных опытов», Михаил Василье-
вич уделял большое внимание научному приборостроению,
прежде всего для того чтобы реализовать возможность
«испытывать все, что только можно измерять, взвешивать
и определять вычислением».
Изобретенные им приборы не потеряли практического
значения и в наше время. Достаточно упомянуть первый
в мире (1752 г.) вискозиметр — «инструмент для изуче-
ния твердости тел». Много работал он над совершенство-
ванием термометров, создал целое семейство метеороло-
гических и навигационных приборов.
Долгие годы Ломоносов вел непримиримую борьбу с
академической канцелярией за перестройку работы в ин-
струментальных и оптических мастерских академии, на-
стаивал на концентрации в них производства «тех махип
и инструментов, которые в Академии наук и художеств
изобретены». «Для того,— писал он,— весьма надобно оп-
ределить некоторых инструментальщиков, кои бы единст-
венно работали изобретения профессорские и принадле-
жали департаменту наук, Тогда и ленивые не могут ог
Основоположник отечественной науки
205
говориться, что по их идеям ничего не делают, и должны
будут дать ответ, ради чего не трудятся. И словом, мож-
но будет их заставить думать, чтобы напрасно денег не
брали».
Значителен вклад ученого в развитие химических ис-
следований. Конечные цели химии, как и всей прогрес-
сивной науки, он видел в «умножении жизненных благ».
Еще на ранних этапах деятельности Ломоносов изучал
процессы растворения металлов в кислотах и солей в
воде. В одной из работ описал явление пассивации железа
азотной кислотой, в результате чего на металле образует-
ся тонкая пленка, защищающая его от коррозии. Анало-
гичные процессы используются и в наши дни.
Однако настоящий размах исследования Ломоносова
в области химии получили после учреждения им в 1748 г.
лаборатории. Здесь, пользуясь данными эксперимента,
ученый успешно развивал теоретические основы химии,
повторил опыты Бойля, подтвердив закон сохранения
материи.
В лаборатории был осуществлен широкий круг комп-
лексных исследований с пременением всего арсенала соз-
данных ученым методов и средств экспериментирования.
«Химик без знания физики,— считал Ломоносов,— подо-
бен человеку, который во всем искать должен ощупом»,
и сделал все, чтобы оснастить химическую лабораторию
самыми совершенными для того времени физическими
приборами.
Именно в этот период ему удалось воплотить в жизнь
идею объединения двух важнейших областей естество-
знания — физики и химии. «Сии две науки,— писал уче-
ный,-— так соединены между собой, что одна без другой
а совершенстве быть не могут». Таким образом, Ломоно-
сов явился одним из основоположников современной фи-
зической химии, утвердившейся как наука лишь во вто-
рой половине XIX столетия.
Химическую лабораторию Академии наук (здесь уже
II 1750 г. Ломоносов читал студентам специальный курс
«истинной физической химии») можно считать первым
учебно-исследовательским центром в мире. Вторая подоб-
ная лаборатория была открыта в Германии только три
четверти века спустя!
Ломоносов немало сделал в области минералогии,
рррдорци^ географии и ряда других естественных нау^,
206
Люди науки: жизнь и деятельность
В своих трудах он рассматривал развитие Земли и зем-
ной коры с историко-диалектических позиций. Им даны
объяснения процессам образования материков, гор и океа-
нов, происхождению металлических руд и горючих иско-
паемых — угля и нефти, торфа и сланцев. При атом вы-
дающийся ученый неоднократно призывал к более полно-
му изучению природных богатств родной земли с целью
широкого практического использования. Уделяя большое
внимание составлению нового Атласа географических
карт России и, организации географических экспедиций,
особенно в районы Севера и Восточной Сибири, он про-
рочески писал, что «российское могущество прирастать
будет Сибирью и Северным океаном». Ныне это замеча-
тельное предвидение воплощается в жизнь.
Много сил отдал М. В. Ломоносов, чтобы, по его вы-
ражению, «привести Академию в доброе состояние», вос-
питать научную смену, осуществить план преобразования
академии с целью устранения обнаруженных им «изли-
шеств, недостатков и замешательств» и создания в ней
таких условий, которые не только способствовали бы раз-
витию науки, но и давали возможность приложить резуль-
таты исследований непосредственно к нуждам России.
«Для пользы общества коль радостно трудиться!» — вос-
клицал ученый.*
М. В. Ломоносов вел борьбу с рабским преклонением
перед зарубежными авторитетами, предостерегал от сле-
пого копирования и использования чужих работ. В проек-
те нового регламента Академии наук в сентябре 1764 г.
за полгода до кончины он писал: «Честь Российского на-
рода требует, чтобы показать способность и остроту его
в науках и что наше отечество может пользоваться соб-
ственными своими сынами не только в военной храбрости
и в других важных делах, но и в рассуждении высоких
знаний». Однако многие организационные идеи, выдвину-
тые ученым, наталкивались на сопротивление бюрократи-
ческого руководства академии. Демократизация науки и
просвещения являлась в то время частью социальной
борьбы в сфере культуры, где слишком сильны были по-
зиции реакционного дворянства. Поэтому значительная
часть замыслов Ломоносова не была осуществлена при
жизни, но ими в той или иной мере проникнуты преобра-
зования в области науки и просвещения второй полови-
да ХУЩ — цатала XIX в,
Основоположник отечественной науки
207
Чем дальше в глубь веков отодвигаются труды и дела
первого русского академика, тем ярче вырисовывается
величие всего достигнутого им, тем полнее ощущается
энциклопедичность знаний, его преданность Родине и на-
роду, в творческие силы которого он безгранично верил.
Но уже современники Ломоносова, многие деятели оте-
чественной и зарубежной науки и культуры XVIII в.—
Л. Эйлер, В. Н. Татищев, X. Вольф, И. Гмелин и др.,
целые научные корпорации высоко оценивали вклад Ло-
моносова в науку, поэзию и искусство. В 1760 г. русский
ученый избран почетным членом Шведской академии
наук, затем Болонской академии, Петербургской акаде-
мии художеств.
Михаил Васильевич мечтал «златой знатный наукам
век восстановить». Замыслы эти на новом, современном
уровне энергично воплощаются в нашей стране, решает-
ся важная задача повышения вклада науки в развитие
общества. Реализация курса на достижение качественно
нового состояния советского общества требует поиска и
осуществления наиболее эффективных форм интеграции
науки и производства, разработки и широкомасштабного
внедрения новейших видов техники, технологии и мате-
риалов.
Нынешний этап научно-технической революции, отме-
ченный выходом человека в космос, развитием атомной
энергетики, микроэлектроники, информатики, робототех-
ники и биотехнологии, позволяет осуществить качествен-
ный скачок в росте производительных сил, открывает
перед человечеством новые горизонты, но вместе с тем
По-новому ставит проблему взаимоотношений человека с
природой.
Михаил Васильевич Ломоносов всегда «умными оча-
ми» смотрел на проблему использования богатств нашей
планеты и плодов человеческого разума. Однако в совре-
менных условиях достижения науки и техники могут
Стать и невиданными разрушительными силами. «Никогда
прежде наш земной дом не подвергался таким политиче-
ским и физическим перегрузкам,— отметил на XXVII съез-
де КПСС М. С. Горбачев.— Никогда человек не взимал
С природы столько дани и никогда не оказывался столь
уязвимым перед мощью, которую сам же создал».
Основоположник русской науки М. В. Ломоносов был
страстным поборником мира. Уже в раннем произведе-
208
Люди науки: жизнь и деятельность
нии «Оде на взятие Хотина», написанном в 1739 г., он
гневно осудил захватчиков, неоднократно нападавших на
Россию. В исторических трудах ученый неизменно под-
черкивал освободительный характер войн, которые вы-
нужден вести русский народ с интервентами. Источники
процветания и благополучия государства видел только
в мире.
Еще 226 лет назад М. В. Ломоносов писал: «Если бы
каждый член человеческого рода не мог изъяснить своих
понятий другому, то бы не только лишены мы были сего
согласного общего дел течения, которое соединением раз-
ных мыслей управляется, по и едва бы не хуже ли были
мы диких зверей, рассыпанных по лесам и пустыням).
Долг ученых, всех «членов человеческого рода» прий-
ти к общему согласию по главнейшему вопросу — вопро-
су сохранения мира на Земле, добиться глубоких перемен
в политическом мышлении, необходимых для выхода из
критической ситуации, в которой человечество оказалось
на пороге третьего тысячелетия.
Достижение этой благородной и гуманной цели будет
лучшей памятью великому борцу за науку, за ее служе-
ние счастью и процветанию народов — Михаилу Василье-
вичу Ломоносову, чья деятельность получила наиболее
полное признание только после победы Великого Октября.
Передовые идеи выдающегося сына России, развитые
многими поколениями отечественных и зарубежных уче-
ных, до сих пор верно служат научно-техническому про-
грессу. Они вдохновляют советских людей на новые
достижения, на ускорение социально-экономического раз-
вития страны, на наиболее полную реализацию созида-
тельных возможностей нашего общественного строя.
Ньютон и современная механике,
200
НЬЮТОН
И СОВРЕМЕННАЯ МЕХАНИКА1
В 1687 г. был опубликован основной труд Ньютона «Математи-
ческие начала натуральной философии», ставший событием в
истории науки и названный знаменитым французским матема-
тиком и механиком Лагранжам «непревзойденным произведени-
ем человеческого ума».
Ньютону человечество обязано открытиями, составившими эпо-
ху в естествознании и создавшими многие новые направления
в астрономии, физике, математике и технике. Все развитие нау-
ки за прошедшие после выхода «Начал» 300 лет внесло в ньюто-
новские теории лишь незначительные поправки. И сегодня, в
сущности, везде, где необходимы динамические расчеты - от
проектирования машин до баллистики, - используются ньюто-
новские постулаты.
Трехсотлетие выхода в свет «Математических начал» широко
отмечалось в нашей стране. Была проведена научная конферен-
ция «Ньютон и мировая наука», на которой выступили ведущие
ученые СССР, а также Англии, США, Канады, Румынии и дру-
гих стран. В развитие темы этой конференции подготовлена
предлагаемая статья.
История науки весьма поучительна. Во-первых, обра-
щаясь к ней, мы учимся лучше ценить то, чем теперь
обладаем. Легко ли далось человечеству то, что в своих
принципиальных моментах сегодня изучается школьника-
ми? Совсем нелегко. Если, например, законы статики,
входящие в современный курс классической механики,
правильно осознавались и ясно излагались еще во вре-
мена Архимеда (ок. 287—212 до н. э.), то до понимания
законов динамики человечеству пришлось пройти еще
20 веков.
Во-вторых, исторический подход позволяет очень ясно
оценить практическую пользу науки. Так, например,
В далекие времена астрономам было очень сложно объяс-
нить своим покровителям, зачем необходимо наблюдать
звезды и строить для этого дорогие приборы. Теперь же
мы знаем: без астрономии люди не постигли бы законов
механики, а без них невозможной была бы современная
техническая цивилизация.
Наконец, в-третьих, история науки напоминает извест-
ный афоризм: «У всякой истины есть короткий миг тор-
жества, до которого она не признается, а после которого
1 Наука в СССР. 1988. № 6. С. 58-65.
210
Люди нйуки: дюизнЬ и деятельность
кажется тривиальной». После появления новых; теорий —
релятивистской и квантовой механики — многим начало
казаться, что классическая механика есть нечто очень
простое и не очень совершенное и в любом случае уста-
ревшее. К сожалению, иногда такое представление влияет
на формирование учебных программ в технических вузах
и часто приводит к плачевным результатам на практике.
История лечит от подобной близорукости.
Все эти обстоятельства проявляются в полной мере,
если обратиться к творчеству великого английского уче-
ного Исаака Ньютона (1643—1727), внесшего своими
трудами неоценимый вклад в развитие не только науки,
но и всей современной цивилизации.
Творчество Ньютона — один из 'самых решающих эта-
пов в эволюции человеческой мысли. Его труды знамено-
вали качественный скачок в длинной истории количест-
венных накоплений знаний о природе.
Самые значительные результаты в предшествовавшей
Ньютону истории создания классической механики при-
надлежат Г. Галилею (1564—1642). Ему мы обязаны
принципом относительности и принципом инерции, поня-
тиями мгновенной скорости и ускорения, законами сло-
жения скоростей, падения тел, качания маятника. Гали-
лей не только был основоположником классической кине-
матики, но и сделал несколько существенных шагов
в направлении построения динамики. Сам же ученый
считал источником своих представлений о кинематике со-
чинения Архимеда, понимавшего под движением по спи-
ралям движение, слагающееся из двух равномерных:
одного — кругового, другого — прямолинейного. Таким
разложением сложного движения на два простых пользо-
вался еще Аристотель (384—322 до н. э.). Он писал:
«Всякое движение в пространстве (которое мы называем
перемещением) — ..либо прямолинейное, либо по кругу,
либо образованное их смешением... Движением по кругу
называется движение вокруг центра, прямолинейным —
движение вверх и вниз. Под движением вверх я пони-
маю движение от центра, под движением вниз — к цент-
ру». Современный читатель легко увидит в этом пред-
ставлении Аристотеля фактическое использование прин-
ципа сложения движений и полярной системы координат.
Ее центром у Аристотеля была Земля. Он вообще считал
ее центром Вселенной, которую полагал конечной.
Ньютон и современная механика
211
В связи с этим небезынтересно еще одно рассужде-
ние Аристотеля: «Остается сказать о Земле: где она на-
ходится, покоится ли или движется и какова ее форма.
Относительно ее положения мнения расходятся. Боль-
шинство считает, что она находится в центре,— таковы
все, кто признает Вселенную конечной. Итальянские же
философы, известные под именем пифагорейцев, держат-
ся противоположного взгляда: в центре, утверждают они,
находится огонь, а Земля — одна из звезд — движется по
кругу вокруг центра... По их мнению, наиболее ценному
телу надлежит занимать наиболее ценное место; огонь
превосходит по ценности землю».
Модель Вселенной по Аристотелю (геоцентрическая),
которая, как видим, не была единственной уже в его
время, безраздельно господствовала в науке вплоть до
Николая Коперника (1473—1543). Количественное описа-
ние кинематики небесных тел в рамках этой системы
было дано Клавдием Птолемеем (ок. 90 — ок. 160) в его
теории эпициклов. Любопытно, что последняя, выступая,
По существу, математическим аппаратом геоцентриче-
ской модели, рассматривалась в древности просто как ги-
потеза, не обязательно описывающая действительность и
служащая в основном для прикладных целей (в морепла-
вании, для вычисления календаря и т. д.). Опа в извест-
ном смысле даже противопоставлялась системе Аристоте-
ля и была канонизирована церковью в Европе лишь
спустя тысячу лет. Практически одновременно с оконча-
тельным признанием системы Птолемея появился
в 1543 г. труд Коперника «Об обращениях небесных
сфер», где предлагалась новая система Мира: в центре
Вселенной находится Солнце, а планеты вращаются во-
круг него по круговым орбитам, и все это содержится
внутри сферы неподвижных звезд. Для утверждения
взглядов Коперника потребовалось еще около 100 лет.
Оценка роли Коперника в истории возникновения
классической механики непроста. С формально-логиче-
ской точки зрения исторический спор Птолемея и Копер-
ника беспредметен. Ведь вопрос о том, что вокруг чего
вращается, есть просто вопрос выбора системы отсчета.
Сказать, какая из двух кинематик — Птолемея или Ко-
перника — правильна, нельзя в принципе. Птолемей дал
описание движения планет в системе координат, связан-
Нрй q Зевдей, Коцерник сделал то самое в си^темо
212
Люди науки: жизнь и деятельность
координат, связанной с Солнцем. На уровне кинематиче-
ского рассмотрения эти системы совершенно равноправ-
ны. Но во времена Коперника никакого другого уровня
и не было: динамические понятия и представления об
инерциальных системах отсчета появились позднее. Мо-
гут сказать: вычислительная система Коперника пред-
почтительнее потому, что она проще представляет движе-
ние планет. Однако если мы хотим знать их положение
относительно Земли, то вычисления из гелиоцентриче-
ской системы, придется переводить в геоцентрическую.
Тем не менее влияние труда Коперника на развитие
пауки огромно. За предпочтением гелиоцентрической си-
стемы стояло неосознанное предчувствие ее инерциаль-
ности, что и ориентировало поиски в правильном направ-
лении. Спор между сторонниками и противниками Копер-
ника можно назвать не научным, а скорее философским,
идеологическим. Хотя в числе аргументов, выдвигаемых
против концепции Коперника, было не вполне удовлетво-
рительное ее согласование с данными наблюдений.
Уточнить теорию Коперника, сохранив ее основную
идею, взялся Иоганн Кеплер (1571—1630). Он пересчи-
тал применительно к гелиоцентрической системе данные
наблюдений своего учителя Тихо Браге (1546—1601)
и выяснил, что планеты движутся вокруг Солнца не по
окружностям, как полагал Коперник, а по эллипсам с фо-
кусом в центре Солнца. Он установил также два закона
движения планет по эллипсам: сохранение так называе-
мой секториальной скорости и свойство периодов обраще-
ния. Это была уже финишная прямая: когда Ньютон вы-
числил, какими могут быть ускорения при движении
планет согласно Кеплеру, и обнаружил, что ускорения
всегда проходят через Солнце и по величине обратно про-
порциональны квадрату расстояния до него.
Словом, к середине XVII в. в небесной механике было
сделано немало открытий. И нужен был гений Ньютона,
чтобы на их основе совершить рывок к созданию цель-
ной физической картины Мира.
Исаак Ньютон родился в январе 1643 г. в местечке
Вулсторп в центре Англии в семье небогатого фермера.
Отец его— тоже Исаак Ньютон — умер еще до рождения
сына, и мальчик рос в обществе матери, отчима и дяди.
Отчим и дядя были пасторами, что оказало влияние цд
формирование мировоззрения будущего ученого.
Ньютон и современная механика
213
Весьма небогатая внешними событиями 84-летняя
жизнь Ньютона протекала последовательно лишь в трех
местах Англии: на родине в Линкольншире — в селении
Вулсторп и близлежащем городе Грэнтэм с 1643 по
1661 г., затем в Кембридже с 1661 по 1696 г. и, наконец,
в Лондоне — до последних дней жизни. Похоронен Нью-
тон в Вестминстерском аббатстве. За всю жизнь он ни
разу не выезжал за пределы Англии. В своей стране
Ньютон был свидетелем бурных политических событий —
гражданской войны, казни короля Карла I Стюарта,
правления Кромвеля, реставрации Стюартов и начала
правления сменившей их Ганноверской династии, сохра-
нившейся до наших дней.
Первоначальное обучение Ньютон получил в деревен-
ской школе, а с 1655 г. он стал посещать Королевскую
школу в Грэнтэме, где жил в семье аптекаря Клэрка.
Но в 1658 г. его учение прервалось, так как мать, остав-
шаяся после смерти второго мужа с тремя детьми, взяла
15-летпего сына домой, чтобы он занялся хозяйством на
ферме и стал опорой семьи. Но юноша не проявил инте-
реса к фермерской деятельности. Больше всего его при-
влекали книги и изготовление всевозможных механиче-
ских приборов и инструментов. По настоянию дяди
Дж. Эйскоу и грэнтэмского школьного учителя Стокса в
1660 г. Исаак снова отправился в школу Грэнтэма для
подготовки к поступлению в университет.
Летом 1661 г. Ньютон становится студентом Кемб-
риджского университета. Это старейшее английское выс-
шее учебное заведение, основанное в XIII в., состояло из
нескольких колледжей. Несмотря на распространение
передовых научных идей Фрэнсиса Бэкона, в XVII в.
университет не был центром научной мысли — здесь про-
цветали средневековая схоластика и суеверие. Идеи Га-
лилея, Кеплера, Декарта едва пробивали себе дорогу.
I Го незадолго до поступления Ньютона университет начал
медленно возрождаться, в значительной степени благода-
ря деятельности известного ученого и талантливого педа-
гога Исаака Барроу (1630—1677).
Из 16 колледжей, которые вместе составляли Кемб-
риджский университет, Ньютон выбрал Тринити-колледж
(колледж Св. Троицы), основанный в 1546 г. Когда-то
рто заведение окончил его дядя Дж. Эйскоу.
Студенты университета независимо от способностей
214
Люди науки: жизнь и деятельность
PHILOSOPHISE
ГА Т ДЯ А.Ы S
AXIOM AT A
S1VB
MOTHS
Матне
шрвл
&£« К Ту у
Art»# XEiET^; To
fopfeftare. Ln«s^iu«*’ it
к
btyrffa & far. fi-
ttnuhrbpHf&iM.
f0( 4uph yplitn-
6г?Пч<Ы«п?Г ktH'Mrifs*
>» >e «ал4ф1 й n><> f ffofan
<«w*U»W*itrh|
.UMUm" fciwtfy, 4ji) h’4 jftfry,
jaffatii-Utl. itfvtrrft n&fr'-
utfxrffti /*«
jmtfcfc'i fftpdWw
ЬЫ* Mmb W fcfe
Тй»4 ЛЙ ytsteoti A 4 W
«t%&-C4*rt»ftrt*c*pet^w- ;
м m fyyfw itfefienttVftj
Основной труд Йьютона «Математические начала натуральной фи-
лософии» стал событием в истории науки
зачислялись для подготовки к ученой степени. Однако
они разделялись на группы по социальному положению.
Сыновья знати и дворянства составляли привилегирован-
ную группу. Пансионеры, не имевшие никаких привиле-
гий, входили во вторую. И наконец,, в третью группу
объединялись беднейшие студенты, так называемые сай-
зеры: они должны были прислуживать членам колледж^
(профессорам и преподавателям) и привилегированным
студентам, исполнять различные поручения. В эту по-
следнюю группу был зачислен Ньютон. Но через год
исключительные способности юноши заметил Барроу и
стал руководителем его занятий. Профессор люкасовской
кафедры, основанной на средства, пожертвованные неким
Генри Люкасом, Барроу читал лекции по арифметике,
геометрии, астрономии, географии и другим наукам. Эта
кафедра, сохранившаяся до нашцх дней? приобрела боад-
Ньютон й оде ремённая мёхйникй
215
шую известность. В течение нескольких лет ее возглав-
лял Ньютон, а впоследствии видные ученые XIX и XX вв.
в том числе Дирак, один из основателей квантовой
механики.
Барроу первый оценил выдающийся талант Ньютона.
Он познакомил его с трудами Евклида, новой аналити-
ческой геометрией Декарта, началами астрономии, про-
блемами мироздания и системой Мира Коперника.
Из скромного, молчаливого студента рос гений, которому
суждено было вписать в историю науки выдающиеся
открытия.
Ньютон в должном порядке и с большой быстро-
той прошел все университетские степени: от «действи-
тельного» студента до магистра и профессора люкасов-
ской кафедры, переданной ему Барроу в 1669 г. Так
в 27 неполных лет Ньютон стал профессором математики
Кембриджского университета, сочетая большую научную
деятельность с преподавательской.
По средневековой традиции члены колледжей должны
были оставаться холостыми. Не нарушил эту традицию
и Ньютон.
Еще в студенческие годы Ньютон наметил программу
научной работы. Первоначально основное внимание он
сосредоточил на проблемах оптики, но наряду с этим
серьезно занимался математикой. В работах по оптике
впервые проявились его изобретательность в эксперимен-
тировании, сила мышления, остроумие и большая точ-
ность.
В связи с небывалой по масштабам эпидемией чумы,
свирепствовавшей в Англии в 1664—1667 гг., Ньютон
уехал из Кембриджа на родину, в Вулсторп, где прожил
два года, наполненных необычайно плодотворной работой.
Здесь он создал метод флюксий, где, по существу, изла-
гались начала дифференциального и интегрального ис-
числения.
В последующем вплоть до подготовки знаменитых
«Математических начал натуральной философии» Ньютон
Много занимался проблемами оптики. Работая над изго-
товлением отражательного телескопа, в котором свет не-
бесных тел проходит через стеклянные линзы, он парал-
лельно изучал хроматическую аберрацию. Эти исследова-
ния позволили ему сделать ряд крупных открытий, изло-
женных в лекциях по оптике и в «Новой теории света и
216
Люди науки: жизнь и деятельность
цветов», представленной в 1672 г. Королевскому общест-
ву. Ньютон становился знаменитостью.
Под влиянием Галлея (чьим именем названа извест-
ная комета), испытывавшего затруднения при вычисле-
нии эллиптической формы планетарных орбит на основа-
нии открытых Кеплером законов движения, Ньютон
пишет краткий мему ар «О движении» и в 1685 г. пере-
дает его Королевскому обществу. Галлей настойчиво
убеждал Ньютона опубликовать подробное изложение
всей теории. На подготовку и редактирование огромного
труда ушло три года, и в 1687 г. «Математические начала
натуральной философии» увидели свет.
* * *
Значение «Начал» и их влияние на последующее раз-
витие науки огромно и объясняется рядом факторов.
Во-первых, в «Началах» Ньютон впервые сформули-
ровал и четко изложил три основных закона механики,
носящих его имя. Они имеют фундаментальное значение:
все здание классической механики опирается на них.
Можно сказать, что за последующие 300 лет наука не
добавила в механику ни одного положения такой же
важности и общности, как сформулированные Ньютоном
законы.
Во-вторых, в «Началах» изложена теория тяготения,
базирующаяся на знаменитом законе всемирного тяготе-
ния Ньютона. Она дала объяснение движению небесных
тел, и великие открытия Коперника и Кеплера получили
физическое и математическое обоснование. Точность и
всеобщность теории тяготения позволяют рассчитывать
практически все нюансы движения как естественных тел
Солнечной системы, так и искусственных небесных тел.
Лишь в движении Меркурия впоследствии был открыт
эффект эволюции перигелия орбиты, который не вполне
отвечал постулатам классической механики. Именно этот
эффект стал одним из толчков к созданию новой физи-
ческой теории — общей теории относительности, появив-
шейся в XX в. Таким образом, даже незначительное на
первый взгляд отклонение от законов ньютоновской ме-
ханики послужило одним из факторов появления новой
глубокой физической теории.
Ньютон и современная механика
217
В-третьих, «Начала» представляют собой первый в
истории науки образец математического естествознания.
Ньютон дал пример строгого аксиоматического построе-
ния естественной науки. Сначала он формирует опреде-
ления основных понятий, затем приводит в качестве
аксиом основные законы и лишь потом выводит из них
строгим математическим путем многочисленные и глубо-
кие следствия. Такое построение раньше встречалось
лишь в математике (геометрия Евклида) и было по-ре-
волюционному новым для естественных наук. Поэтому
труд Ньютона ознаменовал качественный, принципиаль-
ный шаг в их методологии. После Ньютона в механике,
физике, а затем и в других дисциплинах все более
утверждался строгий научный подход, базирующийся на
логике и математике.
В-четвертых, «Начала» содержат блестящие образцы
применения нового математического аппарата, созданно-
го Ньютоном,— дифференциального и интегрального ис-
числения. Именно в трудах Ньютона и его современника
Лейбница (1646—1716) были сформулированы основы
этого исчисления, ставшего затем незаменимым инстру-
ментом точных наук. А в «Началах» Ньютон искусно
пользуется новым аппаратом, получая глубокие и важ-
ные следствия чисто математическим путем. Кроме того,
в «Началах» много других замечательных математиче-
ских результатов.
В-пятых, Ньютон в «Началах» высказывает ряд гло-
бальных физических идей, намного опередивших свое
время. Его представления об оптике и сопротивлении
воздуха не носят столь законченного и безупречного ха-
рактера, как о механике, ибо сами эти области физики
в то время находились на значительно более ранних сту-
пенях развития. Однако глубокие идеи Ньютона впослед-
ствии оказались во многом верными и вошли в совре-
менные физические представления.
И в-шестых, важно отметить у Ньютона органичное
Сочетание математического метода анализа явлений с по-
стоянным обращением к опытам, экспериментам, данным
наблюдений. Ньютону были глубоко чужды схоластиче-
ские умозрительные схемы.
Такова общепринятая оценка сделанного Ньютоном.
Она, безусловно, не преувеличена. Однако научная бес-
пристрастность требует ряда уточнений. Так, когда мы
218
Люди науки: жизнь и деятельность
говорим, что Ньютон дал пример строгого аксиоматиче-
ского построения естественной науки, необходимо поня-
тие строгости относить к уровню XVII в. С тех пор пред-
ставление о строгости неоднократно менялось. Скажем,
дифференциальное и интегральное исчисление, созданное
Ньютоном вместе с Лейбницем, претерпело в дальнейшем
несколько этапов повышения строгости: этап Коши
(1789—1857), этап Вейерштрасса (1815—1897) и т. д.
Аналогично дело обстоит и с классической механикой.
Современная ее интерпретация ведет начало от Клеро
(1713—1765) и Кориолиса (1792—1843), много сделав-
ших для прояснения текстов Ньютона.
Большой вклад в этой области принадлежит Л. Эйле-
ру (1707—1783). Гильбертом (1862—1943) была постав-
лена проблема строгой аксиоматизации механики (шестая
проблема Гильберта), которая решалась многими уче-
ными.
* * *
Кстати, двухтомная книга Эйлера «Механика, анали-
тически изложенная Леонардом Эйлером», где на основа-
нии метода Ньютона решалось большое число системати-
чески подобранных задач и исследовалось множество во-
просов механики, была издана в 1736 г. в Петербургской
Академии наук — там в те годы работал великий мате-
матик. С первых шагов своей деятельности Петербург-
ская академия, основанная в 1724 г., оказалась одним из
научных центров, проявившим большой интерес к учению
Ньютона, нашедшего здесь благоприятную почву как для
творческого развития, так и для широкой пропаганды.
Вскоре, кроме сочинений Эйлера, появились блестящие
работы Д. Бернулли, известного астронома Ж. Н. Дели-
ля и др. Еще до приезда в Петербург Делиль, один из
первых ученых Парижской академии наук, воспринял
идеи Ньютона и прочно встал на позиции ньютонианства.
Этому способствовало его посещение в 1724 г. Англии,
где он встретился с Ньютоном и Галлеем. Прослужив в
России двадцать лет, Делиль много сделал для распро-
странения идей великого англичанина в России.
Интересно, что именно в период президентства Нью-
тона Королевское общество устанавливает научные
контакты с Петербургской Академией наук. Своим анг-
Ньютон и современная мёх&никй
219
лийским коллегам петербургские ученые сообщили об
учреждении в России Академии наук, задачей которой
являлось распространение наук, их обогащение новыми
открытиями, особенно в области астрономических, мате-
матических и медицинских знаний. Как первое свидетель-
ство научной деятельности ученых Петербурга в Лондон
'был отправлен экземпляр речей, прочитанных при офи-
циальном открытии академии.
Ньютон 2 марта 1727 г. на заседании Королевского
общества зачитал письмо из Петербурга. Это было его
последним выступлением. Вскоре великий ученый скон-
чался.
. В 1741 г. в Петербургской академии началась научная
деятельность М. В. Ломоносова. Он был младшим совре-
менником Ньютона. И хотя Ломоносов являлся учеником
Хр. Вольфа— сторонника учения Декарта,— он проявил
большой интерес к трудам Ньютона.
• Ломоносов глубоко чтил талант английского ученого.
В оде, написанной в 1747 г., русский ученый и поэт, при-
зывая молодое поколение изучать науки, обращается к
имени Ньютона как одного из величайших ученых:
.. .может собственных Платонов
И быстрых разумом Невтонов
Российская земля рождать.
Многие научные проблемы, которыми занимался Нью-
тон, привлекали внимание Ломоносова. Это прежде всего
универсальный закон тяготения, оптические исследова-
ния — происхождение света и цветов, совершенствование
астрономических инструментов и др.
Работы Ньютона, в том числе «Математические нача-
ла натуральной философии», в течение более двух столе-
тий служили главным источником открытий в общей и
небесной механике, физике и технике, преобразовавших
всю жизнь человечества.
Проблемы механики, в том числе небесной, изучение
Которым положил начало Ньютон, успешно развивались
В течение XVIII—XIX вв. Многие положения, выдвину-
тые великим английским ученым в «Математических на-
чалах», затем разрослись в обширные трактаты, руковод-
ства, монографии, диссертации, в бесчисленное количест-
во статей.
В XIX в. ньютоновская система была дополнена уче-
нием об электричестве и магнетизме. В XX в. возникли
220
Люди науки: жизнь и деятельности
теории относительности и квантовая волновая механика.
Но законы Ньютона не утратили своего значения. Меха-
ника его не противоречит механике теории относительно-
сти и квантовой механике. Она может рассматриваться
как их предельный случай.
* $ *
Значение «Математических начал» не ограничивается
их влиянием на развитие науки.
Труд Ньютона разделил всю естественнонаучную исто-
рию на два периода — доньютоновский и посленьютонов-
ский, определив тем самым величайшую мировоззренче-
скую революцию, обозначившую рубеж в истории цивили-
заций.
Именно создание в конце XVII в. копернико-ньюто-
нианской картины Мира и классической механики как его
математической модели и определило идейную основу по-
следовавшей позднее научно-технической революции.
В ней самой можно явственно различить два этапа. Пер-
вый — технической революции, начавшейся в конце прош-
лого и начале нашего столетия. Он характеризуется во-
площением в реальность новых инженерных проектов на
основе знания о ранее открытых законах природы. Этот
период называют золотой порой изобретателей. Однако
быстрое насыщение промышленности техническими идея-
ми через полвека выдвигает на первый план необходи-
мость дальнейшего углубления знаний. Принципиально
новые решения становится все труднее отыскать, но ос-
тается возможность качественно улучшить уже найден-
ное. Однако для этого недостаточно лишь знания общих
законов природы. Требуется умение анализировать мате-
матическими средствами построенные на основании этих
законов математические модели машин, процессов и т. п.,
что позволяет целенаправленно управлять их качеством
и тем самым создать научные основы проектирования в
технике. Четко выявляется роль науки как инструмента
в решении задач техники. Именно это и определяет второй
этап научно-технической революции — этап научной ре-
волюции, связанный с интенсивным периодом промышлен-
ного развития.
Начало нашего йека ознаменовано появлением новых
картин Мира и новых механик. Почти сразу возникла си-
Нъютйн и современная механика
‘22i
туация, о которой красочно написал один из творцов ре-
лятивизма Пуанкаре (1854—1912): «Если... через несколь-
ко лет... новая механика восторжествует, я позволю себе
отметить опасность, которая грозит преподаванию. Мно-
гие учителя, по крайней мере во Франции, излагая своим
ученикам элементарную механику, поспешат им сооб-
щить, что эта механика отжила свой век, что ее заменя-
ет новая механика, где понятия массы и времени имеют
совсем другой смысл; они будут относиться свысока к
этой старой механике, преподавать которую их заставля-
ют программы, и внушат ученикам презрение к ней, кото-
рое они сами к ней питают. Я думаю, однако, что эта
презираемая классическая механика будет и в будущем
так же необходима, как и теперь, и тот, кто не будет
знать ее основательно, не будет в состоянии понять и но-
вую механику».
Предсказание Пуанкаре отчасти сбылось. Не в такой
сильной степени, как он предупреждал, но период недо-
оценки значения классической механики наступил. Этому
способствовала и имевшая ранее место ее переоценка. На
протяжении около 300 лет людей не переставала изумлять
точность, с какой механика предсказывала результаты экс-
периментов. Постепенно и укоренилось вопреки предосте-
режению Ньютона представление о том, что механика не
просто удобная операционная схема, позволяющая систе-
матизировать какую-то часть наших наблюдений над Ми-
ром, а сама истина в последней инстанции, абсолютная и
всеобъемлющая. Когда же появились новые физические
факты, не укладывающиеся в привычные представления,
возник перегиб в другую сторону: у классической меха-
ники стали отнимать не только то, на что она не претен-
довала, но и то, что у нее отнято быть не может: стали
говорить, что классическая механика лишь приближенная
теоретическая конструкция. Но разве можно, к примеру,
(‘/Питать теорию кривых второго порядка приближенной
лишь на том основании, что в природе в точности кривых
второго порядка нет?
Ни один математик не скажет, будто неевклидова гео-
метрия уточняет евклидову. Каждая занимает в системе
наук свое собственное место и используется там, где это
имеет смысл. Таково положение дел и с конкурирующими
Механиками. В смысле внутренних критериев точности
классическая механика — пока непревзойденный образец
222
Люди нйуки: Жизнь и деятельность
точного естествознания. Что касается вопроса о том, ка
кая из механик лучше соответствует опыту, то он имеет
смысл только в общих областях приложений. Поскольку
же у каждой из механик есть область, где другая «не ра-
ботает», то и говорить, будто релятивистская механика
уточняет классическую, нельзя.
Теория относительности, в свою очередь, не есть аб-
солютная истина. Более того, уже сейчас можно утвер-
ждать, что па 300 лет ее определенно «не хватит»: новые
глобальные модели наверняка появятся намного раньше.
Сказанное ни в коей мере не умаляет роли теории от-
носительности в эволюции наших представлений о Все-
ленной. И очень вредят делу те, кто защищает классиче-
скую механику с позиций непонимания, а потому и не-
приятия механики релятивистской. Появление последней,
а позже и ряда других альтернативных теорий позволяет
лучше осознать неправомерность абсолютизации отдель-
ных теорий. В этом смысле замечательно следующее вы-
сказывание Пуанкаре: «Абсолютное пространство, абсо-
лютное время, даже сама геометрия не имеют характера
вещей, обусловливающих собой механику; они так же
мало предваряют существование механики, как мало
французский язык логически предваряет существование1
истин, выражаемых по-французски».
В этом высказывании не подвергается сомнению объек-
тивный характер истин. Они, безусловно, существуют
объективно и независимо от наших представлений о них,
однако для того чтобы их выразить, нужен язык. Этим
языком и являются научные теории. К тому же понятно,
что одни и те же истины можно выражать по-разному.
Эту идею прекрасно осознавали и выражали великие ос-
новоположники механики. Галилей: «Наука должна отве-
чать не на вопрос „как?44, а на вопрос „на сколько4?».
Ньютон: «Мы должны изучить по явлениям природы, ка-
кие тела притягиваются и каковы законы и свойства при-
тяжения, прежде чем исследовать причину, благодаря
которой притяжение происходит. Причину этих свойств
силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений,
гипотез же я не измышляю. Довольно того, что тяготение
па самом деле существует, действует согласно изложен-
ным нами законам и вполне достаточно для объяснения
всех движений небесных тел и моря».
Подобные проблемы существуют и сегодня. На самом
Ньютон и современная механика
223
ли деле, например, пространственно-временной контину-
ум искривлен находящейся в нем матрицей? Этот вопрос,
скорее всего, не имеет точного смысла. Просто пока нет
более удобного языка для выражения объективного факта
прецессии перигелия Меркурия. Точно так же нет более
удобного инструмента для решения задач современной
техники, чем классическая механика.
& # $
Механика, созданная Ньютоном, хотя и оказалась не-
универсальной, но до сих пор служит и будет служить
основой машиностроения, транспорта, авиации и прочих
областей техники. В пределах тех размеров и скоростей,
которыми оперируют в этих сферах, ньютоновская меха-
ника не нуждается в поправках квантовой и релятивист-
ской теорий.
Именно па основе классической механики была созда-
на наука о космических путешествиях, основателем кото-
рой явился К. Э. Циолковский. Глубокое понимание ме-
ханики позволило ему в конце прошлого века строго обос-
новать решение ряда технических проблем космических
полетов и предложить план освоения внеземного прост-
ранства. Классическая механика Ньютона в сочетании с
Современными вычислительными средствами стала осно-
вой баллистических расчетов и выбора трасс полетов к
небесным телам Солнечной системы с использованием
Сложных маневров в гравитационных полях планет.
Новые направления в науке и технике, основанные на
классической механике,— механика невесомости, косми-
ческое машиностроение — открывают большие перспекти-
вы для человечества.
Вместе с тем ньютоновские законы исправно несут
службу и на Земле. Дело в том, что в современной тех-
нике потребность в инструменте классической механики
колоссально возросла. Этого требует, во-первых, бурное
развитие средств передвижения — автомобилей, поездов,
подводных и надводных кораблей, самолетов. При созда-
нии любого из подобных объектов необходимо провести
множество динамических расчетов. Во-вторых, без по-
стоянного обращения к постулатам классической механи-
ки невозможно вообразить развитие средств производства:
Станков, роторпо-копвейерных линий, робототехнических
224
Люди науки: жизнь и деятельность
систем, горнодобывающей, горнообрабатывающей и строи-
тельной техники, сельскохозяйственных машин и много-
го другого.
В мире техники, где все плавает, летает, перемещает-
ся и совершает работу, роль механики трудно переоценить.
Ведь анализ работы машин и механизмов основан на
классических моделях механики. И не стоит поддаваться
иллюзиям, будто быстрое развитие вычислительной техни-
ки и электроники вытесняет механику. Электрические,
электронные и прочие устройства в продукции машино-
строения чаще всего играют лишь вспомогательную роль,
а основная функциональная роль принадлежит механиче-
ским системам. К тому же большинство изделий электро-
механики и электроники основано на моделях классиче-
ской механики. Так что человечество и впредь в основ-
ном будет жить в осязаемом мире, физические законы ко-
торого во многом были сформулированы 300 лет назад
гениальным Ньютоном.
ИВАН ИВАНОВИЧ АРТОБОЛЕВСКИЙ
И ЕГО ТВОРЧЕСКОЕ НАСЛЕДИЕ1
Академик Иван Иванович Артоболевский был одним
из авторитетных и известных ученых нашего времени не
только в Советском Союзе, но и далеко за его пределами.
Статьи о нем вошли в крупные зарубежные энциклопе
дии. Его учебники, монографии, справочники, статьи пе-
реведены на многие языки. Видные советские и зарубеж
ные ученые формированию своих научных взглядов в пе
малой степени обязаны созданной им научной школе.
Иван Иванович Артоболевский родился в Москве 9 ок
тября 1905 г. в семье профессора Петровской (ныне Тп
мирязевской) сельскохозяйственной академии. Встречи и
беседы еще в детскйе и юношеские годы с друзьями н
коллегами отца — видными деятелями отечественной
науки академиками В. Р. Вильямсом, Д. И. Прянишнп
ковым, В. П. Горячкиным, профессорами С. А. Зерновым,
Н. С. Нестеровым, А. Ф. Фортунатовым — во многом по
1 Вопр. истории естествознания и техники. 1985. Я? 4- С. 76-90
Иван Иванович Артоболевский
225
влияли на формирование взглядов и мировоззрения буду-
щего ученого.
В 1921 г. И. И. Артоболевский окончил школу. Увле-
чение математикой и механикой привело его на машино-
строительный факультет Тимирязевской академии, кото-
рую он закончил в 1926 г., получив звание инженера-аг-
ронома по сельскохозяйственному машиностроению.
Определяющее влияние на дальнейшую научную дея-
тельность И. И. Артоболевского оказал В. П. Горячкин —
основоположник новой в то время науки — земледельче-
ской механики. Профессор Н. И. Мерцалов значительно
углубил его интерес к кинематической геометрии, кото-
рая в то время лежала в основе теории механизмов. Под
его влиянием Артоболевский изучил проективную геомет-
рию и сферическую тригонометрию, а позднее прослушал
полный курс физико-математического факультета Москов-
ского университета. Не случайно уже в ранние годы мо-
лодой ученый решил ряд сложных задач в области тео-
рии плоских и пространственных механизмов сельскохо-
зяйственных машин.
После окончания Сельскохозяйственной академии
Й. И. Артоболевский начинает преподавательскую рабо-
ту — вначале ассистентом кафедры прикладной механики
Московского текстильного института, с 1928 г.— доцен-
том Московского электромеханического института, а в
1929 г. заведующим кафедрой технической механики Мос-
ковского химико-технологического института им. Д. М. Мен-
делеева (МХТИ).
В эти годы появляются его первые печатные работы:
«Об устойчивости плугов», «Исследование подъемных ме-
ханизмов тракторных плугов». «О работе современных
комбайнов», «Сила инерции в машинах и их уравновеши-
вание» и др. Выпускает он и первые свои учебные посо-
бия для студентов МХТИ, в частности «Конспект курса
прикладной механики (Кинематика механизмов)», «Дви-
жение машины под действием заданных сил». В издавав-
шейся в эти годы многотомной «Технической энциклопе-
дии» публикуются статьи молодого ученого: «Простран-
ственные механизмы» и «Шарнирные направляющие ме-
ханизмы».
• В 1932 г., в возрасте 27 лет, И. И. Артоболевский по-
становлением Государственного ученого совета при Нар-
н’омпросе РСФСР был утвержден в ученом звании про-
К. В. Фролов
226
Люди, науки: жизнь и деятельность
фессора2. В том же году, после реорганизации МХТИ,
он становится заведующим кафедрой теории механизмов
и машин Московского института химического машино-
строения (МИХМ). С 1932 г. И. И. Артоболевский ведет
преподавательскую работу в качестве профессора на ка-
федре теории механизмов и машин Военно-воздушной
академии им. Н. Е. Жуковского (ВВА) и на кафедре
прикладной механики Московского государственного уни-
верситета.
Эти три учебных заведения сыграли важную роль в
деле его становления как ученого и преподавателя: здесь
им были осуществлены основополагающие работы по соз-
данию научной школы теории машин и механизмов. Впо-
следствии в сфере педагогической деятельности И. И. Ар-
тоболевского оказался еще один крупный технический
вуз — Московский авиационный институт им. С. Орджо-
никидзе. Здесь начиная с 1943 г. на протяжении 30 с лиш-
ним лет он возглавлял кафедру теории механизмов и ма-
шин.
За долгие годы работы в высшей школе И. И. Арто-
болевский подготовил и прочитал курсы теории механиз-
мов и машин, синтеза механизмов, динамики машин, об-
щей теории колебаний, теории регулирования машин,
уравновешивания авиационных и морских двигателей,
теории сельскохозяйственных машин, теории пространст-
венных механизмов, теории машин-автоматов и др. Осу-
ществляя научную разработку методики учебного процес-
са, он подготавливает одну из первых программ курса
«Теория механизмов и машин» (МГУ, 1934), выпускает
в двух частях капитальное учебное пособие по этому кур
су (МИХМ, 1937-1938).
Индустриализация народного хозяйства в годы первых
пятилеток, бурный рост советского машиностроения сти
мулировали развитие высшей школы и реорганизацию
всей системы технического образования. Возникли неот
ложные вопросы о программах, содержании и методах
обучения в технических вузах. И. И. Артоболевский в
статье «Перестроить систему изучения кинематики и ди
намики машин» (газета «Техника». 1932. № 14) указал
2 По этому поводу болгарский академик К. Братанов, хорошо
знавший И. И. Артоболевского, писал: «В свое время он был
самым молодым профессором а затем - самда мододым акаде
Миком в Советском Союзе».
йван Йванович АртоболёвЬкии
227
на основной недостаток существующих учебных курсов:
давая ряд методов анализа механизмов и машин, они за
немногими исключениями не дают методов решения об-
ратной задачи — синтеза механизмов, т. е. той задачи,
которая, несомненно, является основной для подготовки
конструкторов-машиностроителей. И. И. Артоболевский
также отмечал, что преподавание механических дисциплин
в вузах нужно вести на базе хорошо оборудованных лабо-
раторий, где на машинах той отрасли промышленности,
в которой будет работать будущий инженер-конструктор,
он сам провел бы целый ряд кинематических и динами-
ческих исследований.
Автор поднимал также ряд острых вопросов теории,
отмечая, что во всех отраслях машиностроения имеется
целый комплекс проблем теории машин, которые до сих
пор не решены. В их числе вопросы, связанные с трени-
ем, вибрациями в машинах, ударным действием сил, мето-
дикой синтеза механизмов, теорией пространственных ме-
ханизмов, теорией автоматов. И. И. Артоболевский сделал
вывод, что было бы своевременным поднять вопрос об ор-
ганизации в стране специального института по теории
машин. Это предвидение оказалось в определенной мере
пророческим: оно на 6 лет предвосхитило создание в Ака-
демии наук СССР такого научного института 3.
Параллельно с преподавательской деятельностью
И. И. Артоболевский в эти годы активно работает в об-
ласти структуры и кинематики плоских пространственных
механизмов, занимается силовым анализом, теорией урав-
новешивания машин, исследованием движения механиз-
мов, расчетом маховых масс, пишет работы по прибли-
женному и точному синтезу механизмов, начинает разра-
батывать основы теории машин-автоматов. Выходят из
печати его монографии «Теория пространственных меха-
низмов», «Структура, кинематика и кинетостатика много-
звенных плоских механизмов» и такие работы, как «Син-
тез плоских механизмов», «Структура и классификация
механизмов» и др.
За большие заслуги в научной разработке проблем тео-
рии механизмов и машин президиум АН СССР в 1936 г.,
по предложению академика С. А. Чаплыгина, присвоил
и В дискуссии на страницах газеты «Техника» участвовали также
профессора В. В. Добровольский, А. П. Малишев, А. Н. Радциг,
.В, А. Николаи и др.
8*
228
Люди науки: жизнь и деятельность
JI. И. Артоболевскому ученую степень доктора техниче-
ских наук без защиты диссертации. Со времени создания
при Отделении технических наук АН СССР Комиссии
машиноведения И. И. Артоболевский становится ее по-
стоянным сотрудником. Вместе с академиком Е. А. Чуда-
ковым он приложил немало сил и энергии для организа-
ции на базе этой комиссии межотраслевого академическо-
го научно-исследовательского института.
С 1938 г. и до последних дней жизни научная деятель-
ность И. И. Артоболевского неразрывно связана с Инсти-
тутом машиноведения АН СССР (ИМАШ). С момента
создания института он являлся бессменным заведующим
отделом теории механизмов и машин, а в предвоенный
период вплоть до эвакуации института в Казань был за-
местителем директора ИМАШ по научной работе. В это
время из-за большой перегрузки ему пришлось оставить
преподавание в Военно-воздушной академии, однако он ос-
тался профессором Московского университета и заведую-
щим кафедрой в МИХМ.
В 1939 г. И. И. Артоболевский был избран членом-
корреспондентом АН СССР. Все предвоенные годы были
насыщены большой научной, педагогической и научно-ор-
ганизационной работой. Создаются новые учебные посо-
бия для высшей школы, разрабатываются и планируются
основные направления развития теории машин и механиз-
мов, изучаются роль автоматизации и ее место в науке
о машинах. В 1940 г. в Гостехиздате публикуется фун-
даментальный курс И. И. Артоболевского «Теория меха-
низмов и машин». Эта работа объемом свыше 40 печ. л.,
охватившая все основные разделы теории машин, впо
следствии с рядом изменений и дополнений неоднократно
переиздавалась в Советском Союзе и за рубежом.
Активная научная деятельность И. И. Артоболевского
продолжалась и в трудные годы Великой Отечественной
войны. Он не эвакуировался из Москвы и остался рабо
тать в столице уполномоченным Отделения технические
наук АН СССР и руководителем тех научных лаборато
рий отделения, которые остались в Москве. Одновремеп
но он был избран председателем Московского общества
машиностроителей; общество развернуло работу по вое
становлению поврежденных бомбардировками заводов,
проектированию оборудования, внедрению новых техно
логических процессов.
Йван Иванович Артоболевский
В этот период И. И. Артоболевским были выполнены
крупные работы в области синтеза механизмов и динами-
ки машин, продолжены широкие исследования по теории
машин автоматического действия. В 1944 г. он вместе с
коллегами опубликовал одну из первых в мировой лите-
ратуре обобщающих работ «Синтез механизмов», а в
1945 г.— первую часть монографии «Методы анализа ма-
шин-автоматов», посвященную структурному анализу ма-
шин автоматического действия. Вторая часть этой моно-
графии, охватывающая вопросы кинематики и кинетостати-
ки автоматов, была издана через 4 года. Тогда же вышел
в свет учебник для высшей технической школы «Курс
теории механизмов и машин», в котором наиболее полно
были сформулированы основные идеи советской школы
теории машин. В годы войны Иван Иванович начал ис-
следования по истории науки, которые с тех пор стали
важным направлением его научной деятельности.
В ноябре 1946 г. И. И. Артоболевский избирается дей-
ствительным членом Академии наук СССР по Отделению
технических наук. Несколько раньше ему было присвое-
но почетное звание заслуженного деятеля науки и техни-
ки РСФСР.
Большое внимание в 50—60-е годы уделяет академик
И. И. Артоболевский организации научных исследований
В стране, созданию новых научных коллективов. Еще до
войны на базе Института машиноведения он создает по-
стоянно действующий Семинар по теории механизмов и
машин, научным руководителем которого он был почти
40 лет. Семинар объединил многих видных ученых, инже-
неров, преподавателей вузов. И. И. Артоболевский оказал
активную помощь в организации филиалов этого семина-
ра в ряде крупных научных и промышленных центров
('/граны: Ленинграде, Киеве, Харькове, Тбилиси, Днепро-
петровске и других городах 4.
4 К началу 80-х годов семинар по теории механизмов и машин
объединял 18 филиалов и секций в крупных городах СССР. Се-
минар сыграл большую роль в развитии науки о машинах, ко-
ординации научной деятельности ученых и специалистов про-
изводства, подготовке высококвалифицированных научных кад-
ров. Академик Н. Г. Басов отмечал в этой связи: «Семинар по
теории машин и механизмов, организованный Артоболевским,
стал тём „ядром кристаллизации”, вокруг которого начала расти
его щкола, давшая нашей науке ряд крупных специалистов»
230
Люди науки: жизнЬ и деятельность
Успешной деятельности семинара способствовала хоро-
шая организация издательской работы. С 40-х годов док-
лады и выступления участников семинара и его филиалов
регулярно публиковались в специальных научных сборни-
ках «Труды семинара по ТММ», с 1962 г. эти сборники
выходили под названием «Теория механизмов и машин»,
а с 1966 г.— «Механика машин». В течение всех лет изда-
ния этих трудов И. И. Артоболевский был их ответствен-
ным редактором.
Продолжается в эти годы активная творческая дея-
тельность Ивана Ивановича. Он публикует ряд ориги-
нальных работ по кинематической геометрии, ведет ис-
следования в области динамики механизмов с переменной
массой, работает над общими и специальными проблема-
ми машин автоматического действия, много пишет и вы-
ступает по вопросам методики и совершенствования пре-
подавания механических дисциплин в высшей школе. По-
сле выхода из печати четырехтомного справочника «Ме-
ханизмы» он начинает подготовку нового издания этого
капитального справочного руководства для специалистов
машиностроения.
По инициативе и под руководством И. И. Артоболев-
ского с 1954 г. в Советском Союзе начали проводиться
Всесоюзные совещания по основным проблемам теории
механизмов и машин. Уже первое такое совещание, со-
стоявшееся в Москве, привлекло более 350 участников,
представлявших 120 различных организаций и предприя-
тий страны. Совещание открылось докладом И. И. Арто-
болевского «Современное состояние теории машин и ее
ближайшие задачи», в котором он определил основные
проблемы и новые направления в науке о машинах. С об-
стоятельными докладами на совещании выступили акаде-
мик В. И. Дикушин, профессора А. П. Владзиевский,
С. Н. Кожевников, А. П. Малышев и др.
Второе и третье Всесоюзные совещания по ТММ про-
шли в Москве в 1958 и 1961 гг. В этот период научные
конференции советских машиноведов становятся события-
ми международного значения: на них, кроме советских
участников, присутствуют ученые из других стран, а ито-
ги работы совещаний обсуждаются и комментируются на
страницах зарубежных научных изданий, В 60-х годах
было решено менять места проведения совещаний с тем,
чтобы стимулировать научную деятельность ученых л
Иван Иванович Артоболевский
231
специалистов в различных городах Советского Союза. Чет-
вертое Всесоюзное совещание по ТММ состоялось в Киеве
в 1964 г., пятое — в Сухуми в 1967 г., шестое — в Ленин-
граде в 1970 г., последнее, седьмое Всесоюзное совеща-
ние, которым руководил И. И. Артоболевский, состоялось
в Тбилиси в сентябре 1974 г. Двадцатилетняя история
этих представительных научных совещаний свидетельст-
вует об их большой и плодотворной роли в консолидации
научных сил, формировании новых направлений исследо-
ваний, развитии советской школы машиноведения5.
Научно-организационная деятельность И. И. Артобо-
левского всегда отличалась высокой активностью и целе-
устремленностью. В Отделении технических наук АН СССР
он активно работал с 40-х годов, когда был утвержден
заместителем академика-секретаря ОТН и членом редкол-
легии «Известий Академии наук». В 1957—1963 гг. он
был членом бюро ОТН, а после реорганизации структуры
академии — членом Бюро Отделения механики и процес-
сов управления. В течение многих лет он входил в со-
став Редакционно-издательского совета Академии наук.
13 70-х годах он организовал и возглавил в АН СССР
Научный совет по теории машин и систем машин и На-
учный совет по теории и принципам устройства роботов
и манипуляторов. Плодотворная научная, педагогическая
И организаторская деятельность И. И. Артоболевского спо-
собствовала формированию крупной научной школы в
области механики машин. Эта научная школа получила
заслуженное признание и в нашей стране, и за ее рубе-
жами.
Хорошо понимая ту важную роль, которую играют для
советской и мировой науки международные контакты и
обмены, И. И. Артоболевский уделил много сил и энергии
объединению ученых разных стран, работающих в обла-
сти теории машин. Он явился одним из основателей Меж-
дународной федерации по теории машин и механизмов
(ИФТОММ). На состоявшемся в сентябре 1969 г. в поль-
(| Накопленный за долгие годы опыт организации Всесоюзных
совещаний позволил провести в сентябре 1977 г. Первый Все-
союзный съезд по теории машин и механизмов. Академик
И. И. Артоболевский не смог из-за болезни принять в нем уча-
стие, но как председатель оргкомитета съезда сыграл большую
роль в успешной подготовке и проведении зтого крупного да-
учпого форума.
232
Люди науки: жизнь и деятельность
ском городе Закопане Международном конгрессе по ТММ,
в котором участвовали ученые 16 стран (Австралии, Бол-
гарии, Великобритании, ГДР, Италии, СССР, США, ФРГ
и др.), И. И. Артоболевский был избран первым прези-
дентом ИФТОММ.
Избрание И. И. Артоболевского президентом одной из
крупных международных научных федераций было убе-
дительным признанием научных заслуг не только самого
ученого, но и созданной им советской научной школы
теории машин. Во главе этой представительной междуна-
родной организации, объединившей впоследствии ученых
и специалистов 28 стран, он оставался до 1975 г., при-
нимая деятельное участие в подготовке и проведении не-
скольких международных конгрессов, в работе различных
комиссий и комитетов ИФТОММ. Выступая с научными
докладами на конгрессах, симпозиумах и конференциях в
разных странах, он вовлекал в работу федерации все боль-
ше советских и зарубежных специалистов. В результате
за период, когда И. И. Артоболевский был президентом
ИФТОММ, число ее членов почти удвоилось.
Большую и разностороннюю работу выполнял И. И. Ар-
тоболевский и в другой международной организации —
Всемирной федерации научных работников (ВФНР), чле-
ном Исполнительного совета которой он был избран в
1962 г., а в 1965 г.— вице-президентом. В этой ответствен-
ной должности он оставался до конца жизни, содействуя
объединению усилий ученых многих стран в решении ак-
туальных проблем научного прогресса, в борьбе за мир
и безопасность народов, против угрозы термоядерной
войны.
Широкой и многогранной была общественная работа
И. И. Артоболевского как в сфере науки, так и в области
общественно-политической и культурной жизни страны.
В 1957—1964 гг. он был председателем правления общест
ва «Знание» РСФСР, с 1961 г.— вице-президентом Инсти
тута советско-американских отношений, а с 1966 г. до по
следних дней своей жизни являлся председателем прав
ления общества «Знание» СССР. Одновременно он возглав
лял Центральный совет народных университетов страны.
Многолетняя научная, педагогическая и общественная
деятельность И. И. Артоболевского получила высокую
государственную оценку и признание. Он был удостоен
звания Героя Социалистического Труда, награжден пятью
Иван Иванович Артоболевский
№3
орденами Ленина, двумя орденами Трудового Красного
Знамени, многими медалями. С 1959 г. И. И. Артоболев-
ский дважды избирался депутатом Верховного Совета
РСФСР, а с 1966 г.— трижды депутатом Верховного Со-
вета СССР. В июле 1974 г. он был избран членом Пре-
зидиума Верховного Совета СССР.
Научные исследования И. И. Артоболевского, его боль-
шая научно-организационная и общественная деятель-
ность принесли ему мировую известность. В 1967 г. Ин-
ститут инженеров-механиков Великобритании присудил
И. И. Артоболевскому медаль имени Джеймса Уатта —
высшую награду для ученых-механиков. Всемирный Со-
вет Мира наградил его юбилейной серебряной медалью
имени Жолио Кюри за активное участие в движении за
мир. И. И. Артоболевский был иностранным членом ряда
зарубежных академий наук, почетным доктором наук
Honoris causa нескольких университетов, почетным чле-
ном Международной академии истории наук.
15 сентября 1977 г. в газете «Правда» появилась по-
следняя статья академика И. И. Артоболевского «На ле-
нинских принципах». Он писал о тех важных особен-
ностях, которые вносит новая Конституция СССР в сферу
государственного управления, в принципы работы Прези-
диума Верховного Совета СССР.
Через несколько дней И. И. Артоболевского не стало.
Он скончался 21 сентября 1977 г. на 72-м году жизни.
Жизненному пути И. И. Артоболевского посвящеп
ряд книг и многочисленные статьи. Заметно меньше осве-
щены его научные труды и обширное литературное на-
следие, которые еще требуют анализа и обобщения. Оста-
новимся на некоторых направлениях научного творчества
1’1. И. Артоболевского, в том числе на его историко-науч-
ных работах.
$ * *
И. И. Артоболевский оставил обширное литературное
пполедие, редкое по масштабу публикаций. Об огромной
интенсивности его научной и литературно-издательской
длительности красноречиво говорит тот факт, что перу
нго принадлежит около 1000 печатных работ. Работы
118 И. Артоболевского — это целая энциклопедия теории
МИШИН и механизмов.
234
Люди науки: жизнь и деятельность
В широкий круг научных проблем, разработанных
И. И. Артоболевским и составивших фундамент создан-
ной им научной школы, вошли такие важнейшие части
теории механизмов и машин, как структура и класси-
фикация механизмов, их кинематика и кинетостатика;
исследование пространственных механизмов; динамика
машин, в том числе такое повое направление, как акусти-
ческая динамика машин; синтез механизмов; теория ма-
шин-автоматов; исследование манипуляторов, роботов и
шагающих машин. И наряду со всем этим — исследова-
ния и работы в области истории науки и техники.
Естественно, в рамках журнальной статьи нет воз-
можности даже бегло анализировать все аспекты науч-
ных исследований И. И. Артоболевского. Поэтому обра-
тим внимание читателе!! на значение и своеобразие
только отдельных направлений его творчества.
Значительную часть научного наследия Ивана Ивано-
вича составляют работы по структуре и классификации
механизмов, выполненные им в основном в ранний пе-
риод творчества и обобщенные затем в более зрелые
годы.
Почему эти проблемы привлекли его пристальное
внимание? Известно, что в мире живой природы давно
установлен, если позволительно так выразиться, «теоре-
тический порядок». Специальная наука — таксономия
описала все виды ныне живущих и даже вымерших жи-
вотных и растений; она распределила их по группам в
удобообозримом порядке, установила между ними ту или
иную степень родства и ход их эволюции.
Нечто подобное стремился сделать в мире машин
И. И. Артоболевский, хорошо понимавший, что научная
систематизация — это работа творческая и крайне необ-
ходимая. Она развивает теорию и помогает инженерной
практике, решению многих технических и конструктор-
ских задач. Изучая обширную русскую и зарубежную
литературу по машинам и механизмам (в этом ему по
могало хорошее знание иностранных языков), И. И. Арто
болевский обнаружил множество «белых пятен», отсутст
вие в мировой научно-технической литературе единой и
общепризнанной системы классификации механизмов.
А ведь именно механизмы определяют конструктивные
формы и технологические возможности любой машины -
будь то металлообрабатывающий станок, гидравлический
Иван Иванович Артоболевский
235
пресс, прокатный стан, полиграфическая машина или
зерноуборочный комбайн.
Развивая идеи видных отечественных и зарубежных
ученых П. ;Л. Чебышева, П. О. Сомова, Л. В. Ассура,
Л. Бурместера, М. Грюблера, Артоболевский создает
новую единую классификацию как плоских, так и про-
странственных механизмов, обосновывает общую теорию
их образования. Эти исследования, получившие отраже-
ние в работах «Основы единой классификации механиз-
мов», «Структура и классификации механизмов» (1939 г.),
в монографии «Структура, кинематика и кинетостатика
многозвенных плоских механизмов», открыли широкие
возможности для дальнейшего развития теории машин,
так как значительно облегчили методы кинематического
и кинетостатического анализа механизмов. Чрезвычайно
существенно и то, что при наличии строгой научной
классификации совершенствуется и само проектирование
механизмов и машин. Поскольку свойства групп отдель-
ных классов механизмов изучены, это дает возможность
конструктору свободно ориентироваться при создании тех
Или иных конкретных механизмов, предназначенных для
выполнения заданных технологических процессов.
Глубокие исследования по структуре и классификации
механизмов позволили И. И. Артоболевскому в 40—
RO-e годы подготовить труд большого научного и практи-
ческого значения — капитальный четырехтомный спра-
вочник «Механизмы».
Чтобы представить себе масштабы выполненной рабо-
ты, обратимся к историческому сравнению. В «Курсе по-
строения машин» Ланца и Бетанкура — первом в миро-
вой науке учебнике о машинах (1808 г.) — приводились
обзорные таблицы механизмов. Авторы на основе прове-
денных ими многолетних изысканий включили в эти таб-
лицы все известные им механизмы, применявшиеся в ма-
шинной технике в начале XIX в. Таких механизмов
оказалось около 140. В четырех томах справочника
И. И. Артоболевского, изданных в 1947—1951 гг., приве-
дены описания и сведения более чем о 4000 механизмах.
Таким образом, примерно за полтора столетия прогресс
машиностроения увеличил число механизмов почти
в 30 раз! Соответственно, конечно, возросли и масштабы
работы по выявлению, изучению и анализу механизмов,
(К. тому же И, И, Артобол§вовдй; как в свое время aw
236
Люди науки: жизнь и деятельность
демик П. Л. Чебышев, сам был создателем многих меха-
низмов.)
Хотя вышедший справочник был в начале 50-х годов
наиболее полным в мире изданием такого рода, однайд
со временем стало ясно, что эту работу нельзя считать
завершенной. Проведенная в 60-х годах И. И. Артоболев-
ским и его учениками большая исследовательская работа
по анализу, систематизации и обобщению мирового опы-
та проектирования механизмов показала, что необходимо
новое, переработанное и значительно расширенное изда-
ние справочника, учитывающее многие достижения совет-
ского и мирового машиностроения в области проектиро-
вания механизмов и машин. Так родился и был осуще-
ствлен замысел капитального издания в пяти томах
«Механизмы в современной технике». Уже первые два
тома нового издания, вышедшие в 1970—1971 гг., содер-
жали описание свыше 2200 только рычажных механиз-
мов, причем во втором томе приведено описание 123 ме-
ханизмов, разработанных самим И. И. Артоболевским.
Это, например, кулисно-рычажный эллипсограф, кулисно-
рычажные механизмы для черчения и огибания эллипсов
и гипербол и т. д.
В целом новое издание справочника «Механизмы в со-
временной технике» явилось самым крупным в Мире
справочным пособием по механизмам, предназначенным
для инженеров, конструкторов и изобретателей, работаю-
щих во всех отраслях современного машиностроения.
В пяти томах справочника собраны данные о 5000 раз-
личных механизмов, причем не только имеется описание,
систематизация и классификация механизмов, но и при-
ведены их основные свойства и технические возможности,
рекомендации по выбору основных параметров.
Характерной особенностью творческой деятельности
И. И. Артоболевского было его умение откликаться на
новые, только еще возникавшие запросы науки и произ-
водства. Так, одним из первых в Советском Союзе он
привлек внимание специалистов к проблемам роботов,
манипуляторов, шагающих машин. Уже с середины
60-х годов он публикует ряд работ по теории манипуля-
торов, которые могли использоваться как механические
руки во вредных или опасных для человека условиях
(высокая температура, загазованность, радиоактивность).
Р работах Ивана Ивановича и его учеников были задщ
Иван Иванович Артоболевский
237
Президиум II симпозиума по пневмогидравлическим приводам.
Тула, 1977 г. Второй слева в первом ряду — академик И. И. Артобо-
левский
Жены не только основы механических систем манипуля-
торов, но и показаны возможности их дальнейшего раз-
вития. Как известно, теперь манипуляторы применяются
И для ведения работ в сложных для человека условиях
(под водой, под землей, в космосе), и в различных отрас-
лях производства в виде промышленных роботов, заме-
няющих человека на тяжелых и утомительных опера-
циях^
И. И. Артоболевский проделал большую работу по
изучению и научному обеспечению развития робототех-
ники в Советском Союзе. Были сформулированы и по-
ставлены основные теоретические и практические задачи,
разработаны методы кинематического и динамического
анализа исполнительных органов манипуляторов и робо-
тов (искусственных конечностей), обладающих высокой
технологической подвижностью. Поставлены задачи и раз-
виваются исследования, направленные на создание робо-
тов с элементами искусственного интеллекта.
Как умелый организатор науки Иван Иванович внес
значительный вклад в научно-организационные вопросы
развития проблем роботов и манипуляторов. Под его
руководством в Академии наук СССР был создан Науч-
ЩДЦ совет по теории ц принципам устройства роботов ц
238
Люди науки: жизнь и деятельность
манипуляторов 6. Как президент Международной федера-
ции по теории машин и механизмов И. И. Артоболевский
немало сделал и для организации международных науч-
ных обменов по этой проблеме. С 70-х годов в рамках
ИФТОММ начали регулярно созываться симпозиумы по
теории и применению роботов и манипуляторов, которые
собирают крупнейших ученых и инженеров мира, рабо-
тающих в этой области.
* * *
На протяжении многих лет неотъемлемой частью науч-
ных исследований И. И. Артоболевского были вопросы
истории науки и техники. И хотя первые его историко-
научные работы начали публиковаться с 1943 г., изуче-
нием и анализом истории русской и зарубежной научной
мысли он вплотную занимался уже в начале 30-х годов.
Это было необходимо в силу того, что в теории механиз-
мов и машин утверждение и развитие новых идей не
могли осуществляться без глубокого анализа классическо-
го наследия корифеев отечественной и мировой науки7.
Достаточно сказать, что идеи и методы, положенные
И. И. Артоболевским в разработанную им систему клас-
сификации механизмов, возникли в результате всесторон-
него анализа и творческого развития ряда теоретических
положений П. Л. Чебышева и Л. В. Ассура.
Исследованию научного и технического творчества
академика П. Л. Чебышева Иван Иванович посвятил
целый ряд специальных исторических работ. Среди них
особое место занимает подготовленное им совместно
с Н. И. Левитским большое исследование «Механизмы
П. Л. Чебышева», вошедшее в один из томов научного
наследия знаменитого математика и механика. И. И. Ар-
тоболевский показал Чебышева как основоположника оте-
чественной школы теории механизмов; он написал био-
графию ученого, использовав при этом многие архивные
6 Ныне он преобразован в Научный совет АН СССР по проблеме
«Роботы и робототехнические системы», возглавляет совет ака’
демик И. М. Макаров.
7 Уже в первых своих учебных курсах И. И. Артоболевский при-
водит краткие исторические очерки развития механики машин,
а в изданном в 1940 г. учебнике для университетов «Теория ме-
ханизмов и машин» он уделяет значительное место историческое
му анализу всех основных направлений этой наувд,
Иван Иванович Артоболевский
239
материалы, введя в научный оборот ряд новых историко-
научных фактов.
Сложную историко-техническую работу выполнил
И. И. Артоболевский по выявлению и подбору всех меха-
низмов П. Л. Чебышева (а их оказалось более 40), по
составлению их кинематических схем, определению раз-
меров звеньев, анализу отдельных механизмов, составле-
нию таблиц и графиков, построению траекторий важней-
ших точек и описанию всех механизмов. «Собранный
И. И. Артоболевским материал,— отмечал академик
Н. Г. Бруевич,— показывает, как разносторонни были
интересы Чебышева в области теории механизмов и
какую богатейшую коллекцию механизмов он нам оста-
вил». Сам Иван Иванович писал: «Только в настоящее
время, когда наука вплотную подошла к решению про-
блем синтеза механизмов, как бы вновь „открываются44
работы Чебышева, и в них исследователь находит бога-
тейший материал к решению задач синтеза механизмов,
выдвигаемых современным машиностроением. Вот почему
теперь особенно целесообразно подробно проанализировать
все научное наследие, оставленное Чебышевым в виде
мемуаров, заметок, выполненных моделей механизмов
и т. д., и, увязав его идеи с современными задачами тео-
рии механизмов и инженерной практики, сделать их до-
ступными для творческой созидательной работы наших
ученых и инженеров». Надо сказать, что к анализу тру-
дов П. Л. Чебышева И. И. Артоболевский возвращался
Неоднократно, в том числе в 60—70-е годы.
В работах, посвященных отечественной школе теории
машин и механизмов, зародившейся в середине XIX в.,
И. И. Артоболевский охарактеризовал большой вклад,
Который был внесен в ее создание и дальнейшее развитие
Видными русскими учеными: математиком и механиком
П. О. Сомовым, видным специалистом по гидродинамиче-
ской теории трения Н. П. Петровым, известным ученым
В области теории регулирования машин И. А. Вышнеград-
СКим, крупнейшим ученым-механиком Н. Е. Жуковским.
В частности, Артоболевским была освещена малоизвест-
ная роль Н. Е. Жуковского в развитии прикладной меха-
ники, показано, как велик был диапазон интересов учено-
го в этой области — от общих задач геометрии механиз-
мов до гидродинамической теории смазанных тел и общих
уравнений движения механизмов и машин. Трудами вид-
240
Люди нйуки: жизнь и деятельность
ных русских ученых закладывались фундаментальные
основы современной теории машин и механизмов. «Науч-
ное значение советской школы по теории машин и меха-
низмов,— писал И. И. Артоболевский,— не может быть
правильно оценено, если оторвать историю ее развития
от тех истоков русской науки о машинах, которые оказа-
ли решающее влияние на весь процесс формирования со-
временной нам школы».
В то же время И. И. Артоболевский не раз обращал
внимание на существенный разрыв уровня теоретических
достижений русской школы механики машин и того
реального положения дел, которое сложилось в машино-
строении России во второй половине XIX — начале XX в.
Ученый отметил, что идеи Чебышева и Сомова, относя-
щиеся к синтезу механизмов, работы Вышнеградского и
Жуковского, посвященные сложным задачам динамики
машин и вопросам регулирования их хода, работы Ассу-
ра, содержащие изложение начал классификации меха-
низмов, и, конечно, глубокое освещение теории рабочих
'машин в трудах Горячкина, по глубине теоретического
анализа далеко опережавших практическое машинострое-
ние, «могли бы создать новую эпоху в истории развития
науки о машинах. Однако, замечает И. И. Артоболев-
ский, отсталое русское машиностроение мало нуждалось
в этих работах. «Оно пользовалось главным образом тех-
никой западных стран, копируя уже разработанные кон-
струкции машин и расчетно-конструкторский опыт, кото-
рый при отсутствии собственной развитой промышлен-
ности не мог быть достаточно использован». Этим и объ-
яснялся существенный разрыв между теорией и практи-
кой машиностроения, который в первые два десятилетия
нашего века достиг особенно больших размеров.
Условия развития отечественного машиностроения ко-
ренным образом изменились в годы Советской власти.
Уже к середине 30-х годов страна располагала развитой
машиностроительной промышленностью, и в этих усло-
виях возникла настоятельная необходимость преодоления
разрыва между теорией машин и практическим машино-
строением, необходимость скорейшей разработки теории
современных конструкций машин. В связи с этим в ряде
своих работ в 30-^40-е, а затем в 50—60-е годы
И. И. Артоболевский, отталкиваясь от исторических пре-
цедентов, намечает актуальные задачи развития как тра-
Иван Иванович Артоболевский
241
диционных, так и новых направлений науки о машинах.
Он выступает по этим вопросам на общих собраниях
Академии наук, на заседаниях ОТН, на различных кон-
ференциях, публикует проблемные материалы на эти
темы. Характерны в этой связи такие работы, как «Зна-
чение проблемы теории машин и механизмов в машино-
строении, ее современное состояние и очередные задачи»
(Изв. АН СССР. ОТН. 1940. № 1); «Теория машин и
механизмов» (Советская техника за 25 лет. 1945); «Рабо-
ты советской научной школы по синтезу механизмов»
(Изв. АН СССР. ОТН. 1947. № 10); «Социалистическое
машиностроение и вклад советских ученых в его разви-
тие» (Вестн. АН СССР. 1950. № 1); «Развитие науки
о машинах» (Вестн. АН СССР. 1958. № 6) и др.
Одной из последних работ И. И. Артоболевского, по-
священных историческим истокам теории машин, ее со-
стоянию и перспективам, явился его доклад «Прошлое,
настоящее и будущее теории машин и механизмов».
С этим докладом Иван Иванович выступил в сентябре
1975 г. на IV Международном конгрессе по теории ма-
шин и механизмов в Англии. Уместно, наверное, при-
вести начало этого интересного для истории науки докла-
да, которым, кстати, открывалось пленарное заседание
IV Международного конгресса. «Мне предстоит,— сказал
И. И. Артоболевский,— нелегкая задача осветить историю
развития теории машин и механизмов, дать обзор ее со-
временного состояния и, что самое трудное, сделать по-
пытку прогноза на будущее. Вы можете спросить: какой
смысл говорить о прошлом науки, когда так широк
спектр будущего? В подкрепление своей постановки во-
проса я сошлюсь на слова одного из наших современни-
ков, крупнейшего физика, создателя квантовой механики
В. Гейзенберга: «Чтобы обозреть прогресс науки в целом,
полезно сравнить современные проблемы науки с пробле-
мами предшествующей эпохи и исследовать те специфи-
ческие изменения, которые претерпевала та или иная
важная проблема в течение десятилетий или даже столе-
тий». Все прогнозные оценки И. И. Артоболевского не-
разрывно связаны с исторически закономерными направ-
лениями развития мирового машиностроения, тенденция-
ми научно-технического прогресса, развитием механики
Машин и теории управления машинами.
Неоднократно обращался И. И. Артоболевский к ана-
242
Люди науки: жизнь и деятелъндё?Ъ
лизу тенденций и направлений развития советской шко-
лы механики машин, к творчеству видных советских
ученых-механиков и машиноведов. Его глубокие аналити-
ческие обзоры опубликованы в книгах «Механика в СССР
за тридцать лет. 1917—1947» (Гостехиздат, 1950); «Раз-
витие механики в СССР» (Наука, 1967); «Механика
& СССР за 50 лет», т. 1 (Наука, 1968); «История меха-
ники с конца XVIII века до середины XX века» (Наука,
1972). Специальная глава «Теория механизмов и машин»
написана Иваном Ивановичем для третьей книги «Очер-
ков развития техники в СССР».
Затруднительно перечислить всех видных русских,
советских и иностранных ученых, жизни и творчеству
которых посвятил свои статьи, очерки, биографические
справки и заметки И. И. Артоболевский. Такой перечень
был бы весьма обширным; назовем лишь некоторые име-
на наряду с теми, которые уже упоминались. Это
М. В. Ломоносов, В. П. Горячкин, Г. М. Кржижановский,
С. И. Вавилов, Е. А. Чудаков, А. А. Благонравов,
Н. Г. Бруевич, В. В. Добровольский, Н. И. Мерцалов,
Н. П. Раевский, Авиценна, Л. Бурместер, М. Грюблер
и др.
Вполне закономерным для историко-научных исследо-
ваний И. И. Артоболевского было его обращение к твор-
честву крупнейшего итальянского ученого и инженера
эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Известно, что
работы Леонардо— классический пример сочетания тео-
рии с практикой. Это и привлекло Ивана Ивановича к
изучению его жизни и трудов. Он собирает многочислен-
ные фотокопии работ Леонардо, фотоснимки спроектиро-
ванных им механизмов и машин, тщательно изучает и
анализирует их и на основе большой работы с этими
материалами публикует несколько очерков, посвященных
научному и инженерному наследию Леонардо да Винчи.
Немало внимания уделяет Артоболевский работам
Леонардо в области техники текстильного производства,
подчеркивая, что во всех его конструкциях «видно его
стремление к максимальной машинизации основных тех-
нологических процессов». Он рассматривает и другие
изобретения Леонардо, предназначенные для механиза-
ции трудоемких процессов производства, созданные им
приборы, а также машины для механизации строитель-
ных и гидротехнических работ. «Конструирование слож-
Иван Иванович Артоболевский
243
ных механизмов и машин,— отмечает он,— естественно
привело Леонардо к необходимости развития теории
передаточных механизмов. Он разрабатывает общие осно-
вы теории зубчатых передач как плоских, так и про-
странственных, изучает вопросы кинематики передач с
переменными скоростями вращения, работает над теорией
передач с гибкими звеньями... Наконец, он блестяще раз-
решает вопросы замены в подшипниках и опорах валов
трения скольжения трением качения».
Останавливается И. И. Артоболевский и на трудном
для историков науки вопросе о том, соответствуют ли
многие эскизы и схемы, выполненные Леонардо да Вин-
чи, реально существовавшим машинам и механизмам
либо это являлось только плодом его научной фантазии.
Реконструктивный анализ приводит И. И. Артоболевско-
го к выводу, что многие из спроектированных Леонардо
конструкций, в частности большинство текстильных ма-
шин, соответствовали реально созданным образцам. Дока-
зательством, по его мнению, является то, что многие из
Этих рисунков, как он установил, являются зарисовками
конструкций с натуры; при этом немало эскизов содер-
жат подробную деталировку соответствующих механиз-
мов и машин.
В течение многих лет своей научной и педагогической
работы И. И. Артоболевский неоднократно обращался к
изучению творчества видного исследователя в области
теории механизмов Леонида Владимировича Ассура, тру-
ды которого в течение длительного времени были неза-
служенно забыты. В 1950 г. Артоболевский публикует во
2-м издании БСЭ краткую биографию Ассура, а в 1952 г.
по его инициативе и под его редакцией публикуется
основополагающая монография Л. В. Ассура по теории
механизмов (с комментариями и сопроводительным очер-
ком редактора). Это издание сыграло немаловажную роль
в становлении научной школы механики машин, так как
развитие идей Ассура в работах Н. Г. Бруевича,
В, В. Добровольского и самого И. И. Артоболевского яви-
лось теоретическим базисом для значительной перестрой-
ки идей и методов науки о машинах. Развивая идеи
Ассура, И. И. Артоболевский создает свое учение о
структуре и классификации механизмов, вводит новые
понятия, методы исследования и анализа. Итогом более
здм сорокалотнего изучения творческого цаоледид Аосура
244
Люди науки: жизнь и деятельность
явилась изданная в 1971 г. монография, написанная
И. И. Артоболевским совместно с А. Н. Боголюбовым.
Говоря об историко-научном наследии Ивана Ивано-
вича, нельзя не сказать о его большой и плодотворной
редакторской работе по подготовке и изданию многих
крупных историко-технических трудов. Он редактировал
коллективную монографию «Пути развития техники
в СССР», которая создавалась в Институте истории есте-
ствознания и техники АН СССР и была опубликована
в 1967 г. Когда в ИИЕиТ началась подготовка к изданию
пятитомных «Очерков развития техники в СССР»
И. И. Артоболевский возглавил редакционную коллегию
этого капитального научного издания. В течение ряда лет
он входил и в редколлегию «Очерков истории техники в
России», был редактором большой научно-популярной
книги «Машина. Ее прошлое, настоящее и будущее».
Совместно с А. Д. Педосовым и С. В. Шухардиным он
редактировал и готовил к изданию в начале 70-х годов
труд большого политического и научного значения «Пар-
тия и современная научно-техническая революция в
СССР» 8.
! Постоянное участие принимал И. И. Артоболевский в
работе Советского национального объединения истории и
философии естествознания и техники. Он был членом
Комитета объединения, в течение 20 лет (с 1957 г.) воз-
главлял в нем Секцию истории машиностроения, участво-
вал во многих совещаниях и симпозиумах, посвященных
истории науки и техники. В 1968 г. за большой вклад в
историко-научные исследования он избирается почетным
членом Международной Академии истории наук, а в
1971 г/принимает участие в организации и проведении
XIII Международного конгресса по истории науки в
Москве. Он руководит на конгрессе Секцией истории ма-
шиностроения и выступает с докладом «Основные тенден-
ции развития техники в СССР».
Ряд лет И. И. Артоболевский был членом специализи-
рованных ученых советов Института истории естествозна-
ния и техники АН СССР по защитам диссертаций в об-
ласти истории техники и истории физико-математических
наук.
8 Вопросам руководства научно-техническим прогрессом в СССР
посвящен и ряд других работ И. И. Артобо^евсксцр,
Продолжение биографии
245
Деятельная и доброжелательная поддержка всех твор-
ческих и организационных начинаний в области истории
науки и техники навсегда сохранится в памяти всех, кто
знал Ивана Ивановича, работал вместе с ним, получал его
дружеские. деловые советы и неизменное содействие.
ПРОДОЛЖЕНИЕ БИОГРАФИИ
(к 90-летию со дня рождения
академика А. А. Благонравова) 1
Среди имен выдающихся ученых нашей страны, много
сделавших для становления и развития советской науки,
видное место занимает имя Анатолия Аркадьевича Бла-
гонравова. Он прожил долгую, насыщенную большими
событиями жизнь. Он родился в то время, когда элек-
трическая лампочка в жилом доме казалась почти сказ-
кой, а через семь десятилетий в руководимом им научном
институте осуществлялась разработка проблем прочности
атомных реакторов.
'Анатолий Аркадьевич был студентом политехническо-
го института и курсантом военного училища, подпоручи-
ком русской армии и слушателем советской военной ака-
демии, генералом артиллерии и председателем комиссии
по исследованию космического пространства. Военная
деятельность Благонравова, начавшаяся в годы первой
мировой и гражданской войн, привела его к высокой
должности президента Академии артиллерийских наук
СССР. Его путь в большую науку пролегал от кафедры
воейной академии к руководству крупным научным ин-
ститутом, Отделением технических наук Академии наук
СССР.
А. А. Благонравов родился 1 июня 1894 г. в селе
Апьково Суздальского уезда Владимирской губернии.
Отец его был священником. Мать, получив гимназическое
образование, посвятила себя воспитанию детей.
Весной 1903 г. Анатолий приехал с матерью во Вла-
димир для сдачи вступительных экзаменов в гимназию.
Владимирская мужская гимназия, отмечавшая в начале
* Ш'АН СССР, 1Ж Д 6. С, 109-Ш
246-
Люди науки: жизнь и деятельность
1900-х годов свое столетие, имела довольно сильный пре-
подавательский состав, особенно по естественным наукам
и иностранным языкам. Из стен гимназии вышло немало
известных деятелей, преумноживших славу России. Среди
них братья Столетовы: Александр — один из крупнейших
русских физиков, Николай — известный военачальник,
герой Шипки, Дмитрий — артиллерийский генерал. Здесь
учился основоположник инженерной геологии академик
Ф. П. Саваренский. В стенах гимназии начали писать
свои первые произведения писатель Н. Н. Златоврат-
ский, поэты Константин Бальмонт и Александр Безы-
менский.
В 1912 г. Благонравов окончил гимназию с золотой
медалью и в том же году поступил на кораблестроитель-
ное отделение Петербургского политехнического институ-
та. Надолго запомнились студентам Политеха тех лет лек-
ции по общей химии академика Н. С. Курнакова, по тео-
ретической механике профессора И. В. Мещерского,
по прикладной механике профессора В. Л. Кирпичева,
которого называли «отцом русских инженеров». Курс ви-
брации судов читал академик А. Н. Крылов, а экзамен
по физике принимал профессор А. Ф. Иоффе.
Закончить институт Благонравову не довелось: нача-
лась мировая война, и он, как и многие студенты, был
с третьего курса призван в армию. Окончив в 1916 г.
Михайловское артиллерийское училище, молодой пра-
порщик попал на Кавказский фронт военных действий,
где прошел боевое крещение и был ранен. Там же Бла-
гонравов был произведен в подпоручики и стал командо-
вать артиллерийской батареей.
Октябрьская революция в корне изменила жизнь ар-
тиллерийского офицера. Весной 1918 г. Анатолий Ар-
кадьевич возвратился в родные владимирские места и стал
работать в военном комиссариате. В начале 1919 г. в
должности командира артиллерийской батареи он был на-
правлен в распоряжение штаба Железной дивизии первой
Революционной армии. С этой легендарной дивизией Бла-
гонравов, ставший вскоре командиром артиллерийского
дивизиона, принимал участие в боях за освобождение от
колчаковских войск Поволжья, Оренбургской области,
Южного Урала. Затем он участвовал в боевых операциях
па Допу и Украине. В феврале 1921 г. за мужество и
9Wry? проявдетщщ ц $оцх с А, Д, Бо-
Продолжение биографии
247
гонравов был удостоен высшей боевой награды Советской
Республики — ордена Красного Знамени.
После окончания гражданской войны Анатолий Ар-
кадьевич был командирован для учебы в Высшую артил-
лерийскую школу, а в 1925 г.— в ленинградскую Военно-
техническую академию (ВТА), где затем был оставлен
для преподавательской работы. В ВТА, ставшей впослед-
ствии Артиллерийской академией им. Ф. Э. Дзержинско-
го, он прошел путь от адъюнкта до начальника кафедры,
декана факультета, заместителя начальника академии;
ему было присвоено звание генерал-лейтенанта артилле-
рии. Работая в академии, Благонравов принял участие в
создании в Ленинграде нового вуза — Военно-механическо-
го института. Несколько лет он преподавал там, органи-
зовал и возглавлял кафедру стрелкового вооружения.
Тогда же началась активная научная деятельность Ана-
толия Аркадьевича. Он подготовил и издал целый ряд
научных трудов, в том числе капитальную монографию в
двух частях «Основания проектирования автоматического
оружия», фундаментальные научные работы и учебнгттли
по материальной части стрелкового вооружения.
В годы Великой Отечественной войны Благонравов
вел напряженную работу по подготовке офицерских кад-
ров для артиллерии Советской Армии. Он заведовал ка-
федрой, исполнял обязанности начальника Артиллерий-
ской академии, подготавливал и редактировал множество
учебных пособий и военных руководств, в том числе та-
ких, как «Артиллерия в противотанковой обороне», «Бал-
листика реактивных снарядов», «Курс стрельбы зенитной
артиллерии» и др. Работы Благонравова по проблемам
вооружения, по исследованию стрелковой, автоматической
и артиллерийской техники выходили за рамки приклад-
ных научно-технических вопросов, приобрели широкую
известность в научном мире. В сентябре 1943 г. Анатолий
Аркадьевич был избран действительным членом Акаде-
мии паук СССР.
После окончания Отечественной войны Благонравов
некоторое время работал заместителем министра высшего
образования СССР и заместителем председателя Высшей
аттестационной комиссии. В конце 1946 г. он был избран
президентом впервые созданной в нашей стране Акаде-
мии артиллерийских наук (ААН), объединившей ученых,
работавших в области артиллерийской науки и техники.
248
Люди науки: жизнь и деятельность
В президиум ААН вошел и будущий главный конструк-
тор, крупнейший специалист по ракетной технике
С. П. Королев, с которым впоследствии Благонравов дол-
гие годы был связан совместной работой в области ра-
кетно-космических исследований.
Активная деятельность Анатолия Аркадьевича в Ака-
демии артиллерийских наук продолжалась около семи
лет. Все это время он не прерывал тесного сотрудничест-
ва с Академией наук СССР, особенно с Отделением тех-
нических наук. А в феврале 1954 г. он был утвержден
директором Института машиноведения АН СССР, кото-
рым и руководил более 20 лет, до последних дней жизни.
С ИМАШ Анатолий Аркадьевич был тесно связан еще
с военных лет, в послевоенные же годы работал в отделе
прочности института, возглавлял лабораторию анализа и
синтеза машин-автоматов. Основные научные направления
машиноведения — теория механизмов и машин, прочность
машиностроительных материалов и конструкций, трение,
износ и смазка в машинах — были близки Благонравову
с самого начала его научной работы: многие задачи, от-
носящиеся к этим научным направлениям, он изучал и
решал еще в 30—50-х годах.
С именем Благонравова связаны крупные научные до-
стижения коллектива ИМАШ, значительный научный,
организационный и кадровый рост института; получили
дальнейшее развитие его основные научные направления,
возникли и окрепли новые, расширилась лабораторная и
производственная база, укрепились разносторонние связи
с промышленностью, научными и проектными организа-
циями, зарубежными исследовательскими центрами.
Умело направлял Благонравов научную деятельность
института на решение ответственных народнохозяйствен-
ных задач. Так было в 50-х годах при решении важных
вопросов обеспечения прочности и надежности мощных
гидротурбин, устанавливавшихся на новых крупных гид-
роэлектростанциях. Так было в 60-х годах при разработке
проблем точности автоматических линий для подшипни-
ковой промышленности. Так было впоследствии при реше-
нии ответственных задач обеспечения надежной работы
конструкций атомных энергетических реакторов. По ини-
циативе Анатолия Аркадьевича в ИМАШ была органи-
зована по просьбе ряда министерств лаборатория машин-
автоматов и автоматических линий. Ее коллектив развер-
Продолжение биографии
249
пул актуальные для машиностроения исследования
применительно к конкретным и важным объектам — ма-
шинам-автоматам и автоматическим линиям в станко-
строении, приборостроении, автомобильной и тракторной
промышленности.
Немалую роль сыграл Благонравов в становлении та-
ких современных направлений машиноведения, как раз-
работка теории и принципов проектирования промышлен-
ных роботов и манипуляторов, биомеханика систем
человек—машина, акустическая динамика машин, автома-
тизация проектирования в машиностроении. Фундамен-
тальность исследований и тесная связь с производством
обусловили крупные научные результаты, которые были
получены институтом, теперь носящим его имя. Но мно-
голетняя научная и организационная деятельность Анато-
лия Аркадьевича в Академии наук отнюдь не ограничи-
валась Институтом машиноведения: большую работу он
вел в Отделении технических наук, а также как член пре-
зидиума академии.
Отделение технических наук было тогда крупнейшим
в АН СССР: десятки научно-исследовательских учрежде-
ний, множество разрабатываемых научных проблем, слож-
ная система взаимосвязей с отраслевыми НИИ, проект-
ными организациями, предприятиями промышленности.
Как академик-секретарь отделения Благонравов направ-
лял большие усилия на повышение уровня планирования
и координации научных исследований. В тот период от-
деление координировало исследования по 30 важнейшим
проблемам научно-технического прогресса, в том числе по
таким, как «Автоматизация производственных процес-
сов», «Прочность деталей машин» и др.
Он был одним из инициаторов расширения сети науч-
ных учреждений не за счет создания новых институтов,
а путем организации в различных районах страны филиа-
лов’ головных НИИ. В то же время, когда этого требовали
интересы научно-технического прогресса, он поддерживал
создание новых исследовательских институтов, таких, на-
пример, как Всесоюзный тепловозный институт в Колом-
ПО, Всесоюзный институт кузнечно-прессового машино-
строения в Воронеже и др. Большую дальновидность про-
Пвил Благонравов в вопросах развития комплексной ме-
ханизации и автоматизации производства.
И быда еще одна ответственная, но на первых порах
250
Люди науки: жизнь и деятельность
мало кому известная область научной и организаторской
деятельности Благонравова, имевшая огромное государст-
венное значение. Речь идет о космических исследованиях
в СССР. Как видный специалист в области баллистики,
он уже в начале 50-х годов был назначен председателем
Комиссии АН СССР по исследованию верхних слоев ат-
мосферы, осуществляющей первые эксперименты по при-
менению ракетной техники для космических исследова-
ний. При содействии президента Академии наук СССР
академика С. II. Вавилова большой коллектив ученых и
конструкторов, возглавляемый С. П. Королевым, положил
начало разработке высотных геофизических ракет, полу-
чивших название «академических». В поразительно ко-
роткие сроки было разработано и изготовлено несколько
модификаций высотных ракет, причем каждая последую-
щая была более совершенной, чем предыдущие, позволяя
существенно расширить программы экспериментов.
Цели, первоначально поставленные комиссией, своди-
лись к изучению параметров верхних слоев атмосферы.
Но одновременно мысль ученых работала над тем, как
приступить к реализации великой мечты К. Э. Циолков-
ского — освоению человеком околоземного космического
пространства. Уже первые образцы академических ракет
были приспособлены к тому, чтобы осуществить на них
полет животных, изучить влияние этого полета на жиз-
ненные функции живого организма.
Запуск первой вертикально стартующей ракеты с ис-
следовательской аппаратурой и двумя животными на
борту был произведен в 1951 г. Руководили подготов-
кой и осуществлением эксперимента А. А. Благонравов,
С. П. Королев и В. И. Яздовский. Первая попытка оказа-
лась на редкость удачной. Она обеспечила получение дан-
ных почти по всем пунктам программы исследований.
В дальнейшем, в 1951—1960 гг., на высоты от 100 до
475 км были подняты десятки геофизических ракет, и на
многих из них осуществлялся полет подопытных живот-
ных: собак, кроликов, мышей.
Параллельно отрабатывались эксперименты с метео-
рологическими ракетами, которые применялись для стра-
тосферных исследований. Их запуск осуществлялся не
только с территории нашей страны, но и с кораблей, на-
ходившихся в зоне экватора и в Южном полушарии. Ин-
формация, полученная во время многочисленных здпус-
Продолжение биографии
251
Анатолий Аркадьевич Благонравов
ков высотных ракет, имела огромное научное значение.
В конце 50-х годов был создан Комитет по исследова-
нию космического пространства (КОСПАР) при Между-
народном совете научных союзов. Благонравов был на-
значен представителем СССР в этой международной орга-
низации. Сначала он был членом исполкома КОСПАР, а с
1959 г.— его вице-президентом. На многих сессиях коми-
тета, проходивших в Лондоне, Риме, Ленинграде, Варша-
ве и других городах, Благонравов возглавлял делегации
советских ученых. В 1960 г. он был назначен заместите-
лем представителя СССР в Комитете по мирному исполь-
зованию космоса при ООН.
Нельзя не упомянуть и о той стороне деятельности
Анатолия Аркадьевича, которая касается его многочис-
ленных публикаций на космические темы. Начиная с за-
пуска первого советского ИСЗ, он был неутомимым и по-
следовательным пропагандистом космических достижений.
В самых солидных советских и иностранных научных из-
25Й
Люди науки: жизнь и деятёлънвётъ
даниях, в научно-популярных книгах и сборниках, в газе-
тах и журналах опубликовано множество докладов, вы-
ступлений, статей и заметок Анатолия Аркадьевича о
работах советских и зарубежных ученых в области ракет-
но-космической техники, изучения верхних слоев атмо-
сферы, Луны, планет, околосолнечного пространства.
И когда встал вопрос о том, кого назначить на пост глав-
ного редактора капитального научного труда, который по-
дытожил бы крупнейшие достижения СССР в изучении
космоса, выбор пал на Благонравова. Эта книга — плод
совместных усилий большого коллектива ученых, кон-
структоров, специалистов — вышла в свет к первому
десятилетию космической эры 2. Вторая книга, в которой
были обобщены дальнейшие успехи СССР в освоении кос-
моса и работа над которой начиналась под руководством
Благонравова3, вышла в свет, когда Анатолия Аркадье-
вича уже не стало; издание завершилось под руководст-
вом академика С. Н. Вернова.
Благонравов внес немалый вклад в борьбу ученых раз-
ных стран за мир и мирное сосуществование, за предот-
вращение термоядерной войны и обеспечение междуна-
родной безопасности. Начиная с шестой Пагуошской
конференции, состоявшейся в Москве в конце 1960 г., оп
участвовал во многих последующих Пагуошских встре-
чах, проходивших в разных странах. Будучи с 1964 г.
членом Комиссии по научным проблемам разоружения
при президиуме АН СССР, он неоднократно выступал на
международных встречах ученых по вопросам предотвра-
щения угрозы ракетно-ядерного нападения.
Сфера интересов Анатолия Аркадьевича была исключи-
тельно широка и многообразна. Стоит упомянуть хотя бы
о том, какой большой и неизменный интерес проявлял он
к исследованиям по истории науки и техники. Еще в 30—
40-е годы он написал несколько работ о выдающихся кон-
структорах отечественного вооружения Федорове, Дегтя-
реве, Мосине. Немалый вклад он внес и в историю артил-
лерийской науки и техники. Неоднократно обращался
Благонравов к анализу творчества Циолковского, писал о
2 См.: Успехи СССР в исследовании космического пространства:
(Первое космическое десятилетие. 1957-1967). М.: Наука, 1968.
3 См.: Успехи Советского Союза в освоении космического прост-
ранства: (Второе космическое десятилетие. 1967-1977). М.: Нау
ка, 1978.
Продолжение биографии
253
нем, был редактором собрания его сочинений, выступал на
ежегодных посвященных Циолковскому чтениях в Калу-
ге. Активное участие принял он в подготовке и выпуске
двухтомного «Биографического словаря деятелей естест-
вознания и техники» и пятитомной серии книг «Очерки
развития техники в СССР», изданных в 1962—1970 гг. Он
был членом Советского национального объединения исто-
рии естествознания и техники. При всей своей занятости
Анатоли!! Аркадьевич находил время подробно отвечать
на письма людей, с которыми его связывали долгие годы
совместной работы или просто воспоминания далеких лет.
Недавно, например, стало известно о переписке между ним
и комсомольцами восьмилетней школы села Аньково, где
он родился и начинал свою работу в Красной Армии.
Многолетняя научная, военная, государственная и об-
щественная деятельность Благонравова была высоко оце-
нена Советским государством. Он был дважды удостоен
звания Героя Социалистического Труда. Был лауреатом
Ленинской премии и Государственной премии СССР,
заслуженным деятелем науки и техники РСФСР.
О таких людях, как Анатолий Аркадьевич Благонра-
вов, говорят, что они до последнего своего часа находятся
па боевом посту. Его не стало в феврале 1975 г., но еще
несколько лет вплоть до 1978 г. продолжали выходить в
свет научные труды, в подготовке которых он принимал
непосредственное участие.
В памяти всех знавших Анатолия Аркадьевича, рабо-
тавших вместе с ним, встречавшихся с ним на конферен-
циях, съездах, деловых совещаниях, сохранился образ
ученого и организатора науки. И верно было подмечено
ого коллегами, что фамилия Благонравова очень соответ-
ствует его ровному, выдержанному характеру, его неиз-
менному стремлению поддержать, одобрить, помочь. Как
хорошо сказал в предисловии к книге, посвященной Бла-
гонравову, академик А. П. Александров: «Биография не
всегда обрывается с уходом человека из жизни... Такое
продолжение биографии характерно для людей, много ус-
певших в жизни, оставивших хорошее творческое насле-
дие. Академик А. А. Благонравов — один из тех советских
ученых, чья жизнь и дела продолжаются в работах мно-
гих исследователей-машиноведов, в мирном изучении кос-
мического пространства, в международном сотрудничестве
ученых разных стран».
254
Люди науки: жизнь и деятёЛънЬ&Ъ
ПЕРВЫЙ ДИРЕКТОР
(об академике Е. А. Чудакове) 1
Когда в ноябре 1938 г. впервые в истории отечествен-
ной науки был создан академический Институт машинове-
дения, его первым директором стал видный ученый и ор-
ганизатор науки Евгений Алексеевич Чудаков (1890—
1953).
В то время он был членом-корреспондентом АН СССР,
но уже через год был избран академиком, а затем вице-
президентом Академии наук. Его назначение на пост ди-
ректора нового института было вполне закономерным и
естественным. Будучи неутомимым руководителем орга-
низованной в середине 30-х годов академической Комис-
сии машиноведения, Е. А. Чудаков с самого начала ее
создания приложил максимум сил и энергии для станов-
ления и развития основных направлений советской нау-
ки о машинах. Он же был главным инициатором созда-
ния ИМАШ как межотраслевого научного центра маши-
ностроительной промышленности страны. До организации
Института машиноведения Е. А. Чудаков долгие годы
работал на руководящих должностях в различных науч-
ных учреждениях; он получил известность как крупный
специалист и автор научных трудов в области автомобиль-
ной техники и общего машиностроения.
Окончив Московское высшее техническое училище в
1914 г. по специальности «двигатели внутреннего сгора-
ния», инженер-механик Е. А. Чудаков был оставлен в
МВТУ для преподавательской деятельности. После Ок-
тябрьской революции, в середине 1918 г., он вошел в
ВСНХ с предложением о создании научно-исследователь-
ской организации по автомобилям. Эта инициатива была
одобрена, и в ноябре того же года группа специалистов
под руководством Е. А. Чудакова организовала при ВСНХ
Научную автомобильную лабораторию (НАЛ).
Благодаря своим незаурядным организаторским спо-
собностям Е. А. Чудакову удалось довольно быстро раз-
вернуть научно-исследовательскую работу в НАЛ. По-
1 Из кн.: Наука о машинах - основа машиностроения (Этапы раз-
вития научных исследований). М.: Наука, 1987. С. 64-71, 88-
89, 114-115.
Первый директор
255
Евгений Алексеевич Чудаков -
один из организаторов Института машино-
ведения и первый его директор
Требности страны в машинах постояно возрастали, и,
естественно, должны были расширяться научные работы
В этой области. В 1921 г. на базе лаборатории был создан
Научный автомоторный институт (НАМИ), который на-
чал разрабатывать актуальные проблемы автомобильной
и автомоторной техники: проектирование новых конструк-
ций автомобилей и двигателей, исследование применяе-
мых материалов и т. д. Во все время деятельности НАМИ
Е. А. Чудаков являлся одним из его руководителей —
заместителем директора по научной части.
Осуществленные Чудаковым в НАЛ и НАМИ теоре-
тические и экспериментальные работы послужили базой
для создания новой научной дисциплины — теории авто-
мобиля. В 1928 г. появилось первое в нашей стране ка-
питальное исследование в этой области — книга Е. А. Чу-
дакова «Динамическое и экономическое исследование
щгромобиля». В его последующих многочисленных работах
256
Люди науки: жизнь и деятельность
было продолжено изучение вопросов динамики автомоби-
ля, разработаны методы тяговых расчетов, исследована
устойчивость автомобиля в различных условиях его дви-
жения.
Актуальным для своего времени явился разработанный
Е. А. Чудаковым в 30—40-е годы большой комплекс во-
просов, связанных с уточненными методами расчета на
прочность и износоустойчивость ряда механизмов и де-
талей автомобиля, а также с разработкой теории их ра-
бочих процессов. Эти проблемы тесно связаны с конструк-
тивными задачами определения наивыгоднейшей формы
деталей и их расчетных размеров. По методам расчета,
введенным в практику Чудаковым, были проведены прове-
рочные расчеты большого числа автомобилей различных
типов и классов. Полученные в результате этого данные,
облеченные в стройную систему, позволили по-новому
рассматривать работу деталей и оказали большую помощь
при конструировании и расчете новых автомобильных ме-
ханизмов.
Многие из разработанных Чудаковым расчетных дан-
ных и установленных выводов (например, расчет зубча-
тых передач на износ, расчеты сцепления и тормозов па
нагрев и ряд других) в значительной своей части вышли
за пределы первоначально поставленных задач и оказали
заметное влияние на развитие инженерных расчетов в
других отраслях машиностроения 2.
Значительны заслуги академика Е. А. Чудакова и в
организации автомобильных специальностей во втузах
СССР. Он первым начал вести курсы по автомобилям в
МВТУ и там же организовал специализированную кафед-
ру. С 1932 г., когда в Москве была открыта Военная ака-
демия механизации и моторизации Красной Армии,
Е. А. Чудаков в течение десяти лет возглавлял в акаде-
мии кафедру автомобилей. Основными пособиями по изу-
чению во втузах страны автомобильных дисциплин в те-
2 Можно, например, отметить уточненный метод расчета зубчатых
передач на прочность и износ в связи с принятой коррекцией;
эта разработка получила детальное развитие в книге «Новый
. метод расчета шестерен». Здесь Е. А. Чудаковым был предло
жен метод выбора коррекции зацепления, обеспечивающий ми
нимальный износ сопряженных колес. На основе этого Всесоюз
= ным бюро редукторостроения был разработан стандарт на кор
рекцию зубчатых зацеплений для всех отраслей машинострое
ния,
Первый директор
257
чение многих лет являлись учебники Чудакова «Теория
автомобиля», «Расчет автомобиля», «Конструкция и рас-
чет автомобиля».
После избрания Е. А. Чудакова членом-корреспонден-
том (1933), а затем действительным членом АН СССР
(1939) его научная деятельность значительно расшири-
лась и переросла рамки автомобилестроения. Он занима-
ется общими вопросами развития машиностроения и ма-
шиноведения, изучением производительных сил страны,
проблемами организации науки. Уже отмечалась его энер-
гичная деятельность по организации и руководству Ко-
миссией машиноведения (1935—1938 гг.), по созданию
академического Института машиноведения, директором
'которого он стал с первого дня его создания.
Идея организации в Академии наук СССР специаль-
ного Института машиноведения вытекала из прогрессив-
ной концепции ее автора, что развитию производства
должно сопутствовать, а еще лучше — предшествовать та-
кое же широкое развитие научно-исследовательских ра-
бот. Отмечая, что народное хозяйство поставило перед
отечественным машиностроением ответственные задачи
конструирования эффективных и удобных в эксплуатации
машин, Е. А. Чудаков писал: «В поставленной проблеме
создания машин советской конструкции имеется целый
ряд задач, общих для различных отраслей машинострое-
ния, и правильное решение этих задач возможно лишь в
том случае, если будет создан единый институт, теорети-
чески разрабатывающий и экспериментально подтвержда-
ющий свои идеи» 3.
Директором академического Института машиноведения
I'L А. Чудаков был более 12 лет (вплоть до 1951 г.). Его
целеустремленная и энергичная деятельность явилась за-
логом успешной работы института во многих областях
машиноведения. Отметим также, что, не прерывая рабо-
ты в ИМАШ, он более трех лет нес обязанности вице-
президента Академии наук и во многом способствовал
дальнейшему развитию технических наук в академии,
штодрению научных достижений в практику народного
хозяйства.
Будучи членом Совета научно-технической эксперти-
н Чудаков Е. А. Об организации Института машиноведения при
Отделении технических наук АН СССР // Изв. АН ССР, ОТН.
1938. № 1. С. 150.
У К. В. Фролов
258
Люди науки: жизнь и деятельность
зы Госплана СССР, он принимал активное участие в со-
ставлении и реализации планов внедрения новой техники
в различные отрасли машиностроения. В 1944 г. Е. А. Чу-
даков возглавил Редакционный совет по изданию первого
в стране энциклопедического справочника «Машинострое-
ние». Это фундаментальное 15-томное издание было осу-
ществлено в рекордно короткий срок— за несколько лет.
Дважды — в 1943 и в 1951 гг.— Е. А. Чудакову за круп-
ные научные работы в области машиностроения присуж-
дались Государственные премии СССР. Он был награжден
двумя орденами Ленина, орденом Трудового Красного
Знамени, медалями.
* * *
Возглавляя академическую Комиссию машиноведения,
а затем новый институт, Е. А. Чудаков разработал ряд
принципиальных положений, которые легли в основу про-
блематики ИМАШ и составили сферу его научных инте-
ресов. Эти положения были изложены в пояснительных
записках к планам работ Института, в выступлениях в
Отделении технических наук и президиуме АН СССР,
а также в научной печати4. Основные проблемы маши
поведения, к разработке которых должен был приступит!.
ИМАШ, конкретизировались Е. А. Чудаковым следующим
образом.
В области теории машин и механизмов первостепен
ными вопросами, требующими срочного исследования и
разработки, являлись вопросы классификации, структуры,
синтеза и анализа. Слабое развитие теории машин держа
ло практику проектирования на устаревших методах экс
периментального подбора и подобия, лишало действенноii
направленности работу конструкторской и изобретатель
ской мысли. Возникла также необходимость глубокого на
учного изучения динамики машин и механизмов при по
вышенных скоростях, т. е. создания методики расчета сил
в сложных механизмах при их работе и методике экспс
риментального определения этих сил.
В теории расчета машин на протяжении многих деся
тилетий использовались методы, основанные на принц и
пах статически действующей нагрузки. Между тем в со
временных быстродействующих машинах влияние дина
4 См.: Чудаков Е. А. Избр. труды. Т. 1. М.: Наука, 1961.
Первый директор
259
мической нагрузки столь велико, что формулы
статического состояния даже при введении в них коэф-
фициентов запаса явно непригодны: они дают избыточ-
ную прочность, влекут за собой утяжеление конструкции
машин и излишнюю трату металла. Создание новой тео-
рии расчета, которая дала бы инженерам правильные ре-
зультаты при наличии динамических нагрузок, являлась
ответственной и серьезной научной задачей.
Глубокие исследования назрели в области теории тре-
ния и износа машин. Массовый износ деталей понижает
производительность огромного по численности машинного
парка, чрезмерно удорожает ремонт машин, вызывает по-
требность громоздкого производства запасных частей. Как
Выяснилось, износ — это весьма сложное явление, свя-
занное не только с факторами механического порядка,
по в значительной мере с тепловыми и химическими про-
цессами, которые требуется глубоко и всесторонне изу-
чать, с тем чтобы намного повысить износостойкость ма-
шин, их узлов и деталей.
В области изучения процессов резания металлов воз-
никло немало сложных вопросов, требующих нового под-
хода. Резание, рассматривавшееся ранее как эффектив-
ность чисто механического воздействия на металл, долж-
но оцениваться прежде всего как явление физико-хими-
ческое. Работа в этом направлении должна была вскрыть
большие резервы по использованию мощности металло-
обрабатывающих станков. Одновременно встала задача
установления классов качества обработки поверхности с
точным обоснованием значимости каждого из этих клас-
сов ~ в отношении как прочности и стойкости деталей,
тал и их износоустойчивости.
Конечно, все эти проблемы,— отмечал Е. А. Чуда-
ков,— тесно связаны между собой: вопросы теории машин
11 механизмов не могут решаться вне связи с динамиче-
ской прочностью деталей машин и влиянием на них тре-
пня и износа; в свою очередь, вопросы прочности не мо-
гут быть изучены и решены отдельно от общей теории
машин, условий износа, трения и обработки деталей. Из
атом: взаимосвязи следовал непреложный вывод о том, что
шшовиые вопросы машиноведения тесно переплетены друг
г другом, представляя собой все, вместе взятые, тот круг
проблем, решение которых насущно необходимо для раз-
вития машиностоения страны.
9#
260
Люди науки: жизнь и деятельность
Известно, что задачи быстрого наращивания производ-
ства машин в основных отраслях машиностроительной
промышленности были довольно успешно решены в пе-
риод первой и второй пятилеток. Одновременно в годы
второй и особенно третьей пятилеток начали решаться и
другие задачи — постепенный переход на производство
машин собственной конструкции, освоение новых, более
совершенных приемов производства.
Наряду с использованием зарубежного опыта в машино-
строении страны развернулась работа по качественному
совершенствованию оборудования, созданию новых машин
отечественной конструкции. Естественно, что роль науч-
но-исследовательских и проектно-конструкторских органи-
заций в решении актуальных проблем развития машино-
строения становилась все более важной и ответственной.
Это неоднократно подчеркивал Е. А. Чудаков.
В соответствии с идеей своего создания академиче-
ский Институт машиноведения, разрабатывая комплекс-
ные научно-технические проблемы, должен был осуще-
ствлять научное влияние на тематику отраслевых НИИ
машиностроительной промышленности, возглавлять мето-
дическое руководство и координацию исследовательских
работ этих учреждений, привлекать через отделение тех-
нических наук к участию в разработке основных про-
блем машиноведения высококвалифицированные кадры
других академических организаций.
Так же как и аналогичные учреждения Академии
наук, Институт машиноведения должен был «строить
свою работу в соответствии с задачами развития народ-
ного хозяйства и культуры СССР, использовать достиже-
ния передовой научной мысли для развития производи-
тельных сил страны, всемерно способствовать использова-
нию на практике и внедрению в народное хозяйство всех
ценных результатов своей научной работы (промышлен-
ное использование, издание трудов, пособий, справочни-
ков и др.); проводить научную пропаганду в целях ши-
рокого распространения достижений науки и техники и
в целях повышения квалификации работников физическо
го труда; вести подготовку своих научных кадров и по
вышать их квалификацию» 5.
5 Устав научно-исследовательского института Академии наук
СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1938, С. 2.
Первый директор
261
Все эти весьма ответственные задачи, как справедли-
во, отмечал Е. А. Чудаков, предполагали соответствующие
материальные, финансовые и, главное, кадровые возмож-
ности. В действительности же первоначальный штат Ин-
ститута машиноведения был установлен всего в 24 чело-
века, хотя предварительно составленный на 1939 г. план
научной работы был рассчитан на 61 сотрудника. Недо-
статочный количественный (а вначале и качественный)
состав научных работников при большом намеченном пла-
не исследований ставил ИМАШ в тяжелое положение и
вынуждал к значительному изменению плана в сторону
его уменьшения.
Однако академик Е. А. Чудаков и коллектив нового
института стремились сохранить намеченную тематику
исследований, отстоять план работ, одобренный и допол-
ненный пожеланиями производственников и широкой
.научно-технической общественности страны. Небольшой
коллектив с настойчивостью и энтузиазмом принялся за
работу.
Началась разработка первоочередных теоретических
проблем, проводились экспериментальные исследования и
многочисленные испытания, совершенствовалось имею-
щееся оборудование, создавались новые механизмы, при-
боры, аппараты. Велась подготовка атласов и пособий
для конструктов и инженеров-механиков, различных ти-
повых расчетов, стандартов, нормативов и параллельно с
Этим статей и монографий. Были расширены рабочие по-
мещения института, увеличены площади лабораторий,
проведены первые экзамены в аспирантуру и докторанту-
ру. Был, наконец, утвержден и новый штатный состав,
приняты новые сотрудники.
В последнем предвоенном 1940 г. в составе 63 штат-
ных сотрудников ИМАШ работали 24 человека с учены-
ми степенями и званиями, в том числе один академик
(директор института Е. А. Чудаков), два члена-коррес-
пондента АН СССР (ими являлись избранные в 1939 г.
И. И. Артоболевский и Н. Г. Бруевич), три доктора наук,
девять профессоров. Для сравнения следует напомнить,
что при создании института в его составе было лишь
шесть сотрудников с учеными степенями и званиями.
В период 1938—1941 гг. в структуре ИМАШ имелось пять
научных отделов: теории машин и механизмов, конструи-
рования и расчета машин, теории трения и износа, холод-
Люди науки: жизнь и деятельность
ной обработки металлов, точных измерений и приборов.
Задачи отделов соответствовали основным направле-
ниям работы института, разработанным Е. А. Чудаковым
и утвержденным Академией наук. Эти задачи формирова-
лись так.
Отдел теории механизмов и машин занимается разра-
боткой теории построения сложных механизмов, пробле-
мами классификации, структуры, кинематики и динамики
машин и механизмов. Отдел трения и износа в машинах
работает над вопросами гидродинамической теории тре-
ния, изучает физико-химическую природу явлений трения
и износа, разрабатывает методы борьбы с потерями энер-
гии и износом машин, методы повышения производитель-
ности и эксплуатационной надежности машин и механиз-
мов. Отдел конструирования и расчета машин занимает-
ся разработкой новых методов расчета, обеспечивающих
учет динамических факторов, порождаемых высокоскоро-
стными режимами в современных машинах; он также
разрабатывает вопросы стандартизации и унификации
отдельных элементов машин. Отдел холодной обработки
металлов ведет работу по установлению научных законо-
мерностей обработки металлов с целью повышения эф-
фективности станочного оборудования, обеспечения изно-
соустойчивости и прочности обрабатываемых поверхно-
стей. Отдел точных измерений и приборов призван
обеспечивать необходимую точность всех проводимых
экспериментов, разрабатывать новые системы измерений,
создавать соответствующие приборы и аппараты.
В трудные годы Великой Отечественной войны акаде-
мик Е. А. Чудаков пе только возглавлял Институт маши-
новедения, эвакуированный в 1941 г. в Казань, но и вел
большую научно-организационную работу как вице-пре-
зидент Академии наук. Большой вклад внес он в дея-
тельность Комиссии по мобилизации ресурсов Урала,
Поволжья и Западной Сибири на нужды обороны страны.
Не прерывалась в эти годы и непосредственная науч-
ная деятельность Е. А. Чудакова по актуальным про-
блемам машиностроения. Среди научных работ ИМАШ в
этот период появился еще один профиль, связанный с ин-
тересами директора института. В 1943 г. по его инициа-
тиве организуется автомобильная лаборатория. Созданная
вначале в Казани, она была затем вместе с институтом
переведена в Москву и развернула работу по широкой
Первый директор
263
тематике. Проведенные теоретические и эксперименталь-
ные исследования и полученные при этом результаты
были изложены в монографии Е. А. Чудакова «Теория
автомобиля». Книга содержала развернутое изложение
вопроса о боковой устойчивости машины при всех воз-
можных конструкциях дифференциала (шестеренчатом,
кулачковом, самоблокирующемся), введенного в привод
к колесам задней ведущей оси автомобиля. Детально были
также рассмотрены вопросы кинематики и динамики
кулачковых дифференциалов. В 1945—1946 гг. были из-
даны еще две работы Е. А. Чудакова по устойчивости
автомашин — «Устойчивость автомобиля при заносе» и
«Боковая устойчивость бездифференциального автомоби-
ля». Эти работы завершали цикл исследований об устой-
чивости автомашин при любой конструкции привода к
ведущим колесам.
Широкое практическое использование получили ре-
зультаты проведенных в автомобильной лаборатории
ИМАП1 исследований по разработке требований к автомо-
бильному топливу и по выбору его в связи с конструк-
цией двигателя. Работы велись под руководством акаде-
мика Е. А. Чудакова, а затем члена-корреспондента
АН СССР Д. П. Великанова. Важные экспериментальные
Исследования в этом направлении послужили основанием
для изменения Государственного стандарта на автобензин
И «этилирование» автобензина.
Выполняя обязанности члена президиума и вице-пре-
зидента Академии наук, Е. А. Чудаков во многом спо-
собствовал всестороннему развитию технических наук в
академии, содействовал росту и укреплению Отделения
технических наук, внедрению научных достижений в
практику промышленного производства.
В период его руководящей работы в президиуме
АН СССР Отделение технических наук пополнилось круп-
нейшими учеными и специалистами в области машино-
строения, металлургии, энергетики, горного дела, авиации,
систем автоматизации. ОТН заняло видное место в на-
роднохозяйственных исследованиях, укрепило престиж и
Значение Академии наук в осуществлении крупных пла-
нов гражданского строительства.
264
Люди науки: жизнь и деятельность
❖ * *
Евгений Алексеевич Чудаков скончался 19 сентября
1953 г. За три года до этого он говорил, выступая на
чествовании по случаю его 60-летия: «Чем больше я живу
и работаю, тем больше и больше убеждаюсь в том, что
успех в любой работе, а особенно в научной работе, оп-
ределяется не только и не столько способностями, сколь-
ко целеустремленностью и горячим желанием решить ту
или иную задачу...» Памятная мемориальная доска па
здании Московского автомеханического института увеко-
вечила память о видном ученом-машиноведе, крупном
организаторе советской науки.
ИЗБРАНЫ В АКАДЕМИЮ НАУК
(ученые-машинов е ды:
вехи научной деятельности) 1
Для становления и развития научной школы советско-
го машиноведения важное значение имело избрание в со-
став действительных членов и членов-корреспондентов
Академии наук СССР видных ученых, обогативших свои-
ми трудами теорию и практику отечественного машино-
строения, сыгравших определяющую роль в решении фун-
даментальных вопросов науки о машинах.
Особенно значительным для машиностроения явилось
пополнение Академии наук СССР на выборах, происхо
ди в ши х в период военных лет и затем в конце 40-х и в
50—60-е годы. Если в довоенный период представитель
ство машиноведов в Академии наук было весьма скром
ным (академик Е. А. Чудаков и члены-корреспонденты
И. И. Артоболевский и И. Г. Бруевич), то в период
40—60-х годов состав Отделения технических наук
АН СССР (впоследствии Отделения механики и процес
сов управления) значительно пополнился крупнейшими
специалистами в области теории машин, теории прочно
сти, конструирования машин, технологии машиностроо
1 Из кн.: Наука о машинах - основа машиностроения: (Этапы
развития научных исследований). М.: Наука, 1987. С. 113-111,
126-148.
Избраны в Академию наук
265
ния. Это, с одной стороны, отразило важнейшее значение
машиностроения в развитии экономики и управлении обо-
роноспособностью страны, с другой — явилось убедитель-
ным свидетельством возросшего научного и технического
уровня исследовательских работ в области теории и прак-
тики советского машиноведения.
Через несколько лет после избрания действительным
членом АН СССР директора ИМАШ Е. А. Чудакова ака-
демиками по Отделению технических наук были избраны:
И. Г. Бруевич (1942), А. А. Благонравов (1943),
И. И. Артоболевский (1946). Членами-корреспондентами
АН СССР стали: В. И. Дику шин (1943), В. В. Добро-
вольский и И. А. Одинг (1946), Ю. Н. Работнов и
А. И. Целиков (1953), Е. П. Попов (1960), Г. Л. Химич
(1968). В дальнейшем В. И. Дикушин, Ю. Н. Работнов
и А. И. Целиков были избраны действительными члена-
ми АН СССР (соответственно в 1953, 1958 и 1964 гг.).
В этот период в состав Академии наук были также из-
браны видные ученые, которые, не будучи непосредствен-
но связаны с решением проблем общего машиноведения,
внесли крупный вклад в разработку ряда важнейших об-
щемашиностроительных и отраслевых проблем: А. А. Ни-
кулин (1943), Б. С. Стечкин (1953), А. Ю. Ишлинский и
Б, Н. Петров (1960), Н. А. Доллежаль, Б. Е. Патон и
В. Н. Челомей (1962), В. II. Мишин и В. В. Новожилов
(1966) и другие крупные ученые.
Ряд видных исследователей-машиноведов были избра-
ны в состав академий наук союзных республик; так, дей-
ствительными членами АН УССР стали крупные специа-
листы в области прочности машиностроительных мате-
риалов и конструкций Н. Н. Давиденков и С. В. Серен-
сон, известный ученый в области теории колебаний меха-
нических систем В. О. Кононенко; членами-корреспонден-
тами АН УССР были избраны видные исследователи в
области теории машин и механизмов С. Н. Кожевников
И А. Н. Боголюбов 2.
Затруднительно в небольшом материале охарактери-
зовать достаточно полно научную деятельность видных
ученых, сыгравших значительную роль в развитии маши-
новедения и избранных в состав Академии наук. Однако
а В дальнейшем, в 70-е и 80-е годы, состав Академии наук СССР
и академий союзных республик вновь пополнился рядом круп-
ных ученых,и специалистов в области машиноведения.
266
Люди науки: жизнь и деятельность
можно очертить те основные направления, в которых их
научная работа принесла наибольшие достижения и ре-
зультаты.
❖ * *
В разработку научных проблем современного машино-
ведения большой вклад внесен трудами действительных
членов Академии наук СССР Николая Григорьевича
Бруевича и Юрия Николаевича Работнова.
Творческая деятельность академика Н. Г. Бруевича
(1896—1987) отличается большим многообразием и глу-
биной, охватом целого ряда важных направлений маши-
новедения. Окончив в 1923 г. Московский университет и
в 1930 г. Московский авиационный институт, он затем
закончил адъюнктуру Военно-воздушной академии
им. Н. Е. Жуковского и начал преподавать там на кафед-
ре теории механизмов и машин. В 1937 г. он становится
доктором технических наук, в течение следующих трех
лет является профессором академии.
Разностороннее образование, глубокое знание матема-
тики и механики в сочетании с большим практическим
опытом, энергией и целеустремленностью позволили
Н. Г. Бруевичу в короткий срок сформироваться в круп-
нейшего ученого, исследователя ряда важных направле-
ний машиноведения. Первые его труды, написанные в
30-е годы, посвящены разработке общих вопросов техни-
ческой механики, теории механизмов и машин, совершен
ствованию авиационных двигателей. В 1930 г. он опубли
ковал «Учебник технической механики». В последующие'
годы им был написан ряд работ, в которых излагались
результаты исследований по кинематике авиадвигателя,
кулачковым механизмам, уравновешиванию авиадвигате
лей, а также по ряду малоизученных вопросов кинематп
ки, кинетостатики и синтеза механизмов. В их числе:
«Применение некоторых уравнений в кинематике плоских
механизмов» (1935), «Кинетостатика плоских механиз
мов» (1935), «Пространственные механизмы с пассивны
ми связями» (1937), «Кинетостатика пространственных
механизмов» (1937).
В исследованиях по кинематике и кинетостатике пл о
ских механизмов с низшими парами Н. Г. Бруевичем
были даны общие методы решения этих задач для всех
Избраны в Академию наук
267
плоских механизмов. Кинематическое и кинетостатическое
исследования механизмов сведены к решению систем
векторных и скалярных уравнений для каждой из групп
звеньев, образующих механизм. Следующим шагом в раз-
витии теории механизмов и машин была разработка
Н. Г. Бруевичем методов анализа пространственных кине-
матических цепей. Для каждой группы звеньев в про-
странственных механизмах были составлены системы век-
торных уравнений, определяющие скорости и ускорения
звеньев механизма, а также усилия в кинематических
парах.
Особое место в этих исследованиях заняло изучение
пассивных связей; была сформулирована и доказана тео-
рема, с помощью которой вопрос о наличии пассивных
связей может быть решен для любого пространственного
и плоского механизма. В исследованиях этих лет рассмот-
рен также вопрос о том, какими силами реакций и пара -
ми сил реакций обладают кинематические пары различ-
ных классов, изучены силы инерции тела произвольной
формы, совершающего пространственное движение. Если
на первых этапах работ Н. Г. Бруевича в области теории
механизмов и машин использовались методы векторной
алгебры и начертательной геометрии, то в дальнейшем
все большее внимание уделялось машинным методам ре-
шения поставленных задач.
К 1939 г. относится начало многолетней работы
Н. Г. Бруевича в Институте машиноведения АН СССР,
где он был создателем и бессменным руководителем От-
дела точной механики. В том же году он становится чле-
ном-корреспондентом АН СССР.
В мае 1942 г. после избрания действительным членом
Академии наук Н. Г. Бруевич начал работать в качестве
секретаря президиума АН СССР. В конце того же года
Общее собрание избрало его академиком-секретарем От-
деления технических наук и членом президиума АН СССР.
Па этих ответственных постах он работал до 1949 г.
В период Великой Отечественной войны Н. Г. Бруевич,
Помимо большой работы в президиуме АН СССР и непо-
средственно в Институте машиноведения, руководил раз-
работкой ряда оборонных проблем, имевших большое зна-
чение для авиации. После окончания войны он еще дол-
гое время продолжал военно-педагогическую работу,
будучи генерал-лейтенантом инженерно-технической
268
Люди науки: жизнь и деятельность
службы, заведуя кафедрой в Военно-воздушной академии
им. Н. Е. Жуковского.
Научные исследования Н. Г. Бруевича в 40—50-е
годы были в основном посвящены разработке нового на-
правления в машиноведении — теории точности механиз-
мов и машин. Эти исследования проводились вначале в
отделе точной механики Института машиноведения, а за-
тем в созданном на базе этого отдела новом академиче-
ском Институте точной механики и вычислительной тех-
ники 3. Разработка научных основ теории точности, ее
дальнейшее совершенствование и внедрение теории точ-
ности в инженерную практику явились крупным вкладом
Н. Г. Бруевича в развитие советского машиноведения.
В период 50—60-х годов значительное место в работах
И. Г. Бруевича заняли исследование и разработка теории
надежности. Развитие и совершенствование машин-авто-
матов, расширяющееся использование автоматизирован-
ных систем в различных отраслях промышленности сде-
лали проблему надежности одной из наиболее актуальных.
Уже в 1959 г. в «Известиях АН СССР. ОТН» была опуб-
ликована работа Н. Г. Бруевича «О надежности и точно-
сти автоматического производства»; в дальнейшем его ис-
следования в этом направлении значительно расширились,
а их результаты были отражены в большом числе опуб-
ликованных работ. В 1965 г. он выступил на Общем со-
брании Академии наук СССР с докладом «Значение на-
дежности и долговечности машин для народного хозяй-
ства СССР». Впоследствии он не раз выступал в Акаде-
мии по этим проблемам 4.
Еще одним важным направлением деятельности
Н. Г. Бруевича являются работы в области вычислитель-
ной техники. Проблема создания и внедрения вычисли-
тельных машин — одна из определяющих в судьбах тех-
нического прогресса страны. И не случайно исследова-
ния Н. Г. Бруевича уже в 40—50-е годы были нередко
ориентированы на совершенствование вычислительной
техники, а некоторые из его работ непосредственно свя-
заны с исследованием и созданием вычислительных
машин.
3 В 1948—1950 гг. академик Н. Г. Бруевич являлся директором Ин-
ститута точной механики и вычислительной техники АН СССР.
4 См.: Вестн. АН СССР. 1966. № 2. С. 49-50; 1968. № 5. С. 35-36;
4 974. № 5. С. 32-33.
Избраны в Академию наук
269
Одним из первых в стране он занялся систематической
разработкой теории счетно-решающих устройств и задолго
до широкого распространения вычислительных машин об-
ратил внимание на перспективность этого, тогда еще
малоизученного, направления вычислительной техники.
Работы Н. Г. Бруевича в этой области послужили основой
для создания учебников и учебных пособий по курсам,
обеспечивающим подготовку студентов технических ву-
зов по специальностям, связанным с применением счетно-
решающих приборов и вычислительных машин. В то же
время эти работы являются ценным материалом для про-
ектировщиков вычислительной техники.
В течение многих лет (1959—1975 гг.) Н. Г. Бруевич
являлся членом Научного совета АН СССР по комплекс-
ной проблеме «Кибернетика».
Большинство исследований Н. Г. Бруевича, относя-
щихся к 60—70-м годам, выполнено в Институте машино-
ведения. В 1964—1970 гг. он заведовал в ИМАШ отделом
автоматизации умственного труда в машиностроении и
лабораторией методов расчета на цифровых вычислитель-
ных машинах. С 1970 г. он — заведующий лабораторией
программирования ИМАШ.
Уже отмечалась большая научно-организационная ра-
бота Н. Г. Бруевича в Отделении технических наук и
президиуме АН СССР. Неоднократно он избирался пред-
седателем и членом ученых советов в различных научно-
исследовательских институтах и научных советах Акаде-
мии наук. Он — постоянный и активный участник всех
крупных конференций, совещаний, симпозиумов по про-
блемам точности, надежности и автоматизации в машино-
строении.
Советское государство высоко оценило научную, педа-
гогическую и общественную деятельность академика
П. Г. Бруевича. Он был награжден тремя орденами Лени-
на, орденом Октябрьской Революции, другими орденами
И медалями. В ноябре 1976 г. Академия наук СССР
Институт машиноведения, научная общественность стра-
ны торжественно отметили 80-летие видного советского
ученого-машиноведа.
Скончался Николай Григорьевич Бруевич в 1987 г.5
й О жизни и деятельности Н. Г. Бруевича опубликован ряд мате-
риалов, См.: К 70-летию академика Н. Г. Бруевича//Вестн, АН
270 / Люди науки: жизнь и деятельность
* * & /
Значительный вклад в решение проблем прочности
машиностроительных материалов внес академик Юрий
Николаевич Работнов (1914--1985) — крупный ученый в
области механики деформируемых сред, создавший новые
направления в теориях упругости, вязкоупругости, пол-
зучести, пластичности и разрушения. Его исследования,
обобщенные в ряде монографий, научных обзоров и ру-
ководств, получили признание как в нашей стране, так и
за рубежом.
После окончания в 1935 г. Московского университета
Ю. Н. Работнов начал научную и педагогическую работу
во Всесоюзном электротехническом и Московском энерге-
тическом институтах. С 1943 г.— он доцент, а с 1947 г.
после защиты докторской диссертации — профессор МГУ.
Одновременно с преподаванием в университете он ведет
активную научную деятельность в Институте механики
АН СССР, где заведует лабораторией прочности. В 1953 г.
Ю. Н. Работнов создает и возглавляет в МГУ кафедру
теории пластичности; в том же году он избирается чле-
ном-корреспондентом АН СССР.
С 1958 г. после избрания Ю. Н. Работнова академиком
он переезжает в Новосибирск, и до 1964 г. его основная
деятельность сосредоточена в Сибирском отделении
АН СССР. В эти годы он работает заместителем директо-
ра Института гидродинамики и руководит кафедрой тео-
рии упругости и пластичности в Новосибирском универси-
тете. Возвратившись в 1965 г. в Москву, Ю. Н. Работнов
возглавил лабораторию прочности машиностроительных
материалов Института машиноведения; одновременно он
руководит кафедрой теории пластичности в МГУ.
Начало исследовательской работы Ю. Н. Работнова
связано с глубокими исследованиями в области теории
упругих оболочек, решением принципиальных вопросов
этой теории. Большое значение для приложений в упру
гопластической стадии работы оболочек имела предложен
ная им так называемая техническая теория оболочек.
СССР, 1967. № 1; Машиноведение. 1967. № 1; К 80-летию акаде
мика Н. Г. Бруевича // Вести. АН СССР. 1977. № 3; Машиною»
дение. 1977. № 1; Николай Григорьевич Бруевич: Материалы к
биобиблиографии ученых СССР, М.; Л,: Изд-во АН СССР, 1946;
2-е изд. М.; Наука, 1976.
Избраны в Академию наук
271
В 60—70-е годы заметное место среди научных разрабо-
ток Ю. Н. Работнова заняли исследования, посвященные
композитным структурам. В этой актуальной области на
основе простых и достоверных гипотез о взаимодействии
различных компонентов структуры определено ее упруго-
пластическое поведение в целом. Результаты этих иссле-
дований легли в основу многих последующих разработок,
связанных с использованием новых машиностроительных
материалов 6.
Одним из первых Ю. Н. Работнов вызвал интерес к
старой теории наследственной упругости и существенно
ее развил. Он разработал удобную для практического ис-
пользования алгебру операторов, которые хорошо описы-
вают реальные свойства многих материалов. Это предоп-
ределило дальнейший успех в изучении процессов дефор-
мирования многих, в том числе композиционных, материа-
лов. Результаты и методы этих исследований привлекли
внимание советских и зарубежных ученых. Важный вклад
внесен Ю. Н. Работновым в развитие теории упругопла-
стических сред. Его работы по экспериментальному оп-
ределению мгновенного модуля сдвига и двумерной моде-
ли упругопластического тела в определенной мере оказа-
лись программными.
Постоянное внимание уделял Ю. Н. Работнов изучению
различных проблем теории ползучести. Им разработана
общая феноменологическая теория ползучести, в которой,
кроме уравнения состояния, основными соотношениями
служат также кинетические уравнения. Эта теория вклю-
чает в себя как частные случаи широко распространенные
теории упрочнения, течения, старения и ряд других. Те же
соотношения используются и при описании процессов
разрушения. Создание основ общей теории нелинейной
ползучести сопровождается разработкой методов решения
задач и интенсивными исследованиями по конкретным
вопросам. Большое значение в становлении теории пол-
зучести имело интенсивное развитие экспериментальных
исследований по изучению основных свойств материалов,
особенно при сложнонапряженном состоянии.
° Подробнее о работах в области композиционных материалов,
проведенных под руководством академика Ю. Н. Работнова, см.:
Усков М. К., Пархоменко А. А. Развитие теории и практики
советского машиностроения. М.: Наука, 1980.
272
Люди науки: жизнь и деятельность
Научные исследования Ю. Н. Работнова в области соз-
дания общей фрноменологичесой теории ползучести и
длительной прочности элементов конструкций нашли свое
завершение в специальных монографиях7. В этих трудах,
подводящих итоги многолетних исследований Ю. Н. Ра-
ботнова и его учеников, были определены направления
дальнейших исследований как в области построения, раз-
вития и экспериментальной проверки общей теории пол-
зучести, так и в области развития методов решения конк-
ретных практических задач.
Научное творчество академика Ю. Н. Работнова — при-
мер сочетания тонкого анализа и тщательного эксперимен-
та. Прямая экспериментальная проверка результатов
предлагаемой теории — обязательный этап в его исследо-
ваниях. Им создан ряд оригинальных установок для про-
ведения экспериментов по ползучести и пластичности ма-
шиностроительных материалов. Под его руководством бы-
ли организованы лаборатории прочности в Институте
механики АН СССР и Институте механики при МГУ,
крупная лаборатория в Институте машиноведения и
комплекс лабораторий по проблемам прочности при высо-
ких температурах в Сибирском отделении АН СССР.
Ю. Н. Работнов объединил большую группу ученых, ра-
ботающих в разных организациях Советского Союза над
важными задачами практического использования достиже-
ний механики деформирования и разрушения и дальней-
шего развития теории разрушения. Он создатель и бес-
сменный руководитель кафедры пластичности МГУ, ав-
тор учебников для высшей школы, в том числе по сопро-
тивлению материалов.
Немалый вклад внес Ю. II. Работнов в организацию
широких публикаций по различным проблемам механики
и машиноведения. В период 1953—1958 гг. он являлся
главным редактором журнала «Известия АН СССР. ОТН»
(по Отделению технических наук). Под его редакцией
вышел научный сборник «Пластичность», вызвавший зна
чительный интерес к проблемам неупругих сред. Ряд лет
он был ответственным редактором журнала «Прикладная
7 Работам в этой области было также посвящено созванное по
инициативе Ю. Н. Работнова Всесоюзное совещание по теории
расчетов на ползучесть и длительную прочность (см.:- Ползу-
честь и длительная прочность: Тр. Всесоюз. совещ./Под ред.
IO. Н. Работнова. Новосибирск: СО АН СССР, 1963).
Избраны в Академию наук
273
механика и техническая физика»; многие годы он являл-
ся членом редколлегий журналов «Машиноведение», «При-
кладная математика и механика. Многогранная научная,
педагогическая и организационная деятельность академи-
ка Ю. Н. Работнова отмечена высокими наградами — ор-
денами Октябрьской Революции, Трудового Красного Зна-
мени, «Знак Почета» 8.
& * ф
Особо нужно отметить многогранную творческую, на-
учно-организационную и общественную деятельность
крупнейшего советского ученого-механика, действитель-
ного члена Академии наук СССР Александра Юльевича
Ишлинского (род. в 1913 г.). Хотя круг его научных ин-
тересов выходит за рамки непосредственно машиноведчес-
кнх исследований, он, работая во многих направлениях
теоретической и прикладной механики, внес значительный
вклад в разработку важных для машиностроения проблем
трения и износа в деталях и узлах машиностроительных
конструкций, в развитие теорий упругости и пластичности,
в разработку теоретических и практических вопросов ме-
ханики гироскопических и инерциальных систем.
Окончив в 1935 г. механико-математический факуль-
тет Московского университета, А. Ю. Ишлипский начал
преподавательскую работу в МГУ и военных академиях
им. В. В. Куйбышева и им. Ф. Э. Дзержинского. С 1944 г.
он — профессор кафедры теории упругости МГУ. Одно-
временно в 1945—1948 гг. по приглашению академика
Н. Г. Четаева он начал сотрудничать в Институте меха-
ники Академии наук СССР. В 1948 г. А. Ю. Ишлинский
был избран действительным членом АН УССР и переехал
в Киев, где возглавил академический Институт матема-
тики.
Не прерывалась в эти годы его деятельность и в Мо-
скве в приборостроительной промышленности; оп систе-
матически приезжал в Москву для научных консультаций
8 В честь 60-летнего юбилея Ю. Н. Работнова по инициативе Ин-
ститута машиноведения, МГУ и Национального комитета СССР
по теоретической и прикладной механике был издан сборник
«Механика деформируемых тел и конструкций», посвященный
академику Ю. Н. Работнову; в сборнике приведен обширный спи-
сок его научных трудов.
274
Люди науки: жизнь и деятельность
и ведения научныУ семинаров. За время пребывания его
на посту директора Института математики АН УССР зна-
чительное развитие в этом институте получили исследо-
вания по математической физике и вычислительной мате-
матике, научные разработки по механике и ее приложе-
ниям в народном хозяйстве.
С 1956 г. А. Ю. Ишлинский заведует кафедрой при-
кладной механики МГУ и принимает активное участие в
создании при университете Института механики; он же
становится его первым директором. В 1960 г. А. Ю. Иш-
линский избирается действительным членом АН СССР по
специальности «Автоматика» за крупные достижения в
области приборостроения. В том же году он был удостоен
Ленинской премии, а через год — звания Героя Социали-
стического Труда. С 1965 г. академик А. Ю. Ишлин-
ский — директор Института проблем механики АН СССР.
Под его руководством институт провел широкие исследо-
вания в различных областях механики; научные разра-
ботки ученых ИПМ успешно применяются в различных
отраслях промышленности, и прежде всего в машиностро-
ении и приборостроении.
Широка и многообразна научно-организационная дея-
тельность академика А. Ю. Ишлинского. Более 15 лет
возглавляет он Всесоюзный совет научных и инженерных
обществ СССР, объединяющий множество отраслевых и
общественных научно-технических организаций по отдель-
ным проблемам науки и техники. Он член Государствен-
ного комитета СССР по науке и технике, заместитель
председателя Национального комитета СССР по теорети-
ческой и приладной механике, член пленума Высшей ат-
тестационной комиссии. В течение многих лет он является
ответственным редактором журнала «Известия АН СССР.
Механика твердого тела».
Постоянно и активно участвует А. Ю. Ишлинский в
работе Международных научных союзов и организаций,
в которых он занимает ряд ответственных постов.
В 1968 г. он был избран заместителем председателя Ис-
полнительного совета Всемирной федерации научных ра-
ботников, в 1970 г.— вице-президентом Всемирной феде-
рации инженерных организаций (ВФИО).
Научные исследования А. Ю. Ишлинского связаны с
разработкой проблем теории упругости и пластичности,
теории трения, сопротивления материалов, прикладной
Избраны в Академию наук
275
теории гироскопов, теории автономного управления (инер-
циальных систем), общей механики. Значительное место
в его трудах занял цикл работ, посвященных изучению
механики не вполне упругих тел. Он теоретически иссле-
довал различные частные случаи разрушения тела: по-
стоянной нагрузкой, внезапно вызванной деформацией,
равномерным деформированием, динамической нагрузкой.
Эти исследования явились одними из первых в области
так называемой длительной прочности, которая интенсив-
но развивается в настоящее время.
Существенный вклад внесен А. Ю. Ишлинским в изу-
чение механики пластических деформаций — в ту область
механики, которая и в наши дни еще весьма далека от
завершения. Постановка и решение им осесимметрической
задачи пластичности имеет важное значение для постро-
ения теории испытания материалов на твердость. Им ре-
шены также трудные задачи об устойчивости вязкопла-
стических течений цилиндра и круглой пластины, прове-
дены важные для практики исследования в области про-
катки и волочения металлов. Широкий круг вопросов
рассмотрен в его работах по проблемам теории упругости
и сопротивления материалов.
Изучению динамики механических систем с учетом
процессов трения посвящен целый ряд работ А. Ю. Иш-
линского, начиная с его кандидатской диссертации «Тре-
ние качения», опубликованной в 1938 г. В 40—50-е годы
им рассмотрены различные подходы к изучению явлений
перекатывания тел и определению сил и моментов трения
качения, выдвинута и обоснована гипотеза о природе сил
трения, объясняющая возникновение прерывистых скач-
кообразных движений скользящих друг по другу тел. Ряд
ого работ в области теории трения содержит отдельные
интересные механические задачи, решение которых при-
водит к пониманию особенностей работы приборов или
движения частей механизмов и машин. Этот цикл работ
связан с теми или иными практическими приложениями
изучаемых вопросов.
Более сорока лет исследования А. Ю. Ишлинского свя-
заны с приборостроительной промышленностью, где он
был участником и руководителем ряда разработок по
точному приборостроению. Он один из ведущих специали-
стов в современной теории гироскопов, один из активных
«вершителей» того большого прогресса, который осущест-
276
Люди науки: жизнь и деятельность
влен в этой области науки после второй мировой войны.
Его монографии/^Механика гироскопических систем» и
«Инерциальноеуправление баллистическими ракетами
стали настольйыми книгами инженеров, конструкторов,
научных работников в области прикладной теории гиро-
скопов, общей механики, автоматического управления.
В первой из этих работ, опубликованной в 1968 г.,
изложены математические основы возможных вариантов
инерциального управления полетом баллистических ракет
без использования какой-либо внешней информации (на-
пример, радиосигналов, излучения звезд и др.). Это дости-
гается с помощью различных сочетаний гироскопических
и иных механических чувствительных элементов и счет-
но-решающих устройств. Построение А. Ю. Ишлинским
теории ряда новых гироскопических приборов, теории ги-
рогоризонталы-юго компаса, гиромаятника, двухгироско-
пической вертикали, его работы по теории автономного
управления и предложенная им оригинальная схема инер-
циальной навигации — все это, помимо большого теорети-
ческого значения, нашло широкое применение на практи-
ке, в многочисленных конструкциях практически важных
гироскопических систем и устройств новых типов.
Крупный вклад академика А. Ю. Ишлинского в раз-
витие советской науки и техники, в дело подготовки на-
учных, инженерных и педагогических кадров нашей стра-
ны, в организацию и развитие научных исследований п
международных научных связей высоко оценен Советским
государством. Александр Юльевич Ишлинский — Герой
Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии, он
награжден орденами Ленина, Трудового Красного Знаме-
ни, другими орденами и медалями 9.
& * *
Ряд основных исследовательских направлений в обла-
сти машиноведения обогатили своими трудами члены-кор-
респонденты Академии наук СССР Владимир Владимиро-
9 В связи 60-летием академика А. Ю. Ишлинского издательством
«Наука» был выпущен посвященный ему оборник «Развитие
механики гироскопических и инерциальных систем» (М., 1975),
в котором помещен обширный очерк о его научной, педагогиче-
ской и общественной деятельности. Там же помещен список его
основных научных работ (см. также: Вести. АН СССР. 1983.
№ 8 и др.).
Избраны в Академию наук
277
вич Добровольский, Иван Августович Одинг, академики
АН УССР Сергей Владимирович Сервисен и Виктор Олим-
панович Кононенко.
Работы В. В. Добровольского (1880—1956) охватили
основные проблемы современной теории механизмов и
машин, сыграли видную роль в становлении советской
школы механики машин. После окончания в 1906 г. Мо-
сковского высшего технического училища В. В. Добро-
вольский начал работать в промышленности, а затем в
учебных заведениях. В 1929 г. он — профессор Военно-
воздушной академии им. Н. Е. Жуковского, в 1930—
1949 гг.— заведующий кафедрой теории механизмов в
Московском станкоинстру мента льном институте. Многие
годы (1938—1953) В. В. Добровольский работал в Инсти-
туте машиноведения, являясь в разное время заместите-
лем заведующего отделом, заведующим лабораторией,
старшим научным сотрудником лаборатории машин-авто-
матов и автоматических линий. С 1946 г. он член-кор-
роспондент АН СССР, заслуженный деятель науки и тех-
ники РСФСР.
Еще в довоенные годы В. В. Добровольский по пред-
ложенному им структурному признаку дал классифика-
цию механизмов, которая способствовала развитию кине-
матики и кинетостатики механизмов. В 40—50-е годы он
разработал теорию сферических механизмов, подготовил
ряд трудов по исследованию и проектированию механиз-
мов различных типов. Часть его работ посвящена теории
1Г расчету зубчатых передач, определению их коэффици-
ента полезного действия. За плодотворные исследования
и разработки в области теоретических проблем машино-
строения он был удостоен премии им. П. Л. Чебышева
Академии наук СССР.
В. В. Добровольский — автор нескольких учебников и
руководств для высших учебных заведений. Особенно ши-
рокую известность получили его книги «Система механиз-
мов» (1943), «Теория сферических механизмов» (1947) и
вышедшая двумя изданиями «Теория механизмов». В те-
Ч'опие многих лет, до конца жизни Владимир Владимиро-
вич Добровольский был одним из руководителей академи-
ческого Семинара по теории машин и механизмов. Пос-
тоянное участие принимал он в издании «Трудов» этого
семинара, в активизации его работы, в создании филиалов
семинара в различных городах страны.
278
Люди науки: жизнь и деятельность
* * ❖
Серьезный вклад в разработку проблем прочности ма-
шиностроительных материалов внес член-корреспондент
АН СССР Иван Августович Одинг (1896—1964). После
окончания в 1921 г. Петроградского технологического ин-
ститута его деятельность была связана с научной и педа-
гогической работой на кафедрах металлографии и метал-
ловедения ряда вузов. В 1930—1942 гг. он — профессор
Ленинградского политехнического института, в 1942—
1947 гг.— директор Центрального научно-исследова-
тельского института технологии машиностроения
(ЦНИИТМАШ); с 1946 г.-член-корреспондент АН СССР.
В 1947—1953 гг. И. А. Одинг работал в Институте
машиноведения, являясь заместителем директора инсти-
тута и в разное время — заведующим отделом прочности
и заведующим лабораторией машиностроительного метал-
ловедения. С 1955 г. он был заместителем директора Ин-
ститута металлургии им. А. А. Байкова и руководил там
же лабораторией прочности. В течение ряда лет Одинг
был заместителем академика-секретаря ОТН АН СССР.
Его педагогическая деятельность продолжалась в Москов-
ском энергетическом институте, где он до последних дней
жизни заведовал кафедрой технологии металлов.
Основные научные работы И. А. Одинга посвящены
вопросам металловедения и проблеме прочности металлов;
его по праву считают создателем новой дисциплины для
вузов — металловедения для машиностроительных специ-
альностей. Первые научные работы И. А. Одинга связа-
ны с исследованием свойств крупных поковок и отливок,
разработкой технологических процессов их изготовления.
Именно эти работы были положены в основу производст-
ва поковок крупных роторов турбогенераторов; за участие'
в их создании И. А. Одинг был удостоен в 1946 г. Госу-
дарственной премии СССР. В те же годы им впервые в
СССР была разработана технология изготовления немаг-
нитного чугуна, имевшая большое значение для развития
энергомашиностроения.
В период работы в ЦНИИТМАШ и ИМАШ И. А. Одинг
заложил основы теории жаропрочности металлов и соз-
дал новые методы испытаний на жаропрочность, релакса-
ционную стойкость и ползучесть металлов. Ряд его иссле-
дований в области энергомашиностроительпых материалов
Избраны в Академию наук
279
отражен в книге «Основы прочности металлов паровых
котлов, турбин и турбогенераторов» (1949 г.) Широкое
признание среди специалистов получила его монография
«Допускаемые напряжения в машиностроении и цикличе-
ская прочность металлов», вышедшая четырьмя издания-
ми. Итогом многолетней работы И. Л. Одинга в области
исследования природы ползучести и разрушения в усло-
виях длительной службы металлов под напряжением яви-
лась написанная им в соавторстве монография «Теория
ползучести и длительной прочности металлов»; в 1960 г.
она была удостоена премии им. П. П. Амосова Академии
наук СССР.
# ❖ *
Широкую известность в Советском Союзе и за рубе-
жом получили работы исследовательской школы в обла-
сти прочности машиностроительных материалов и конст-
рукций, которую возглавлял академик АН УССР Сергей
Владимирович Сервисен (1905—1977). Не будучи непо-
средственно членом союзной Академии наук, С. В. Серен-
сен долгие годы работал в академических научных учреж-
дениях, осуществлял и координировал многие исследова-
ния, возглавлял академические советы и комиссии, был
инициатором и организатором ряда всесоюзных научных
совещаний и конференций по проблемам прочности в ма-
шиностроении. С 1936 г. С. В. Сервисен являлся директо-
ром Института строительной механики АН УССР; в годы
Великой Отечественной войны руководил лабораторным
комплексом Центрального института авиамоторостроения
(ЦИАМ) им. П. И. Баранова.
Свыше тридцати лет — с 1945 г. и до последних дней
жизни — С. В. Сервисен работал в Институте машинове-
дения, возглавлял различные отделы и лаборатории. Как
академик АН УССР он являлся консультантом и руково-
дителем ряда тем в Институте машиностроения и сель-
скохозяйственной механики АН УССР. Почти постоянной
была его педагогическая деятельность в технических ву-
зах: до 1941 г.— в Киевском политехническом институте,
с 1943 г.— профессором, а затем заведующим кафедрой
Московского авиационного технологического института
им. К. Э. Циолковского. В 1945 г. он был избран дейст-
вительным членом Академии наук УССР.
280
Люди науки: жизнь и деятельность
Еще в довоенные годы в Издательстве АН СССР выш-
ла книга С. В. Серепсена «Прочность деталей машин при
переменных нагружениях». С тех пор все его основные
труды (им опубликовано более десяти монографий и
справочных руководств) были посвящены фундаменталь-
ным проблемам прочности машиностроительных материа-
лов и конструкций 10 11. Он по праву считается одним из ос-
новоположников советской школы конструкционной проч-
ности машин. Им и под его руководством в 50—70-е годы
осуществлены комплексные исследования закономерно-
стей и критериев усталостного, малоциклового и хрупко-
го разрушения.
Эти работы позволили надежно обосновать прочность
атомных и химических реакторов, авиационных двигате-
лей, мощных прессов, гидротурбин, турбогенераторов,
транспортных установок, высотных металлоконструкций.
На этой основе решались задачи повышения ресурса и
маневренности машин, общего снижения материалоемко-
сти в машиностроении, что способствовало повышению
промышленного и оборонного потенциала страны. За
большой вклад в изучение проблем прочности С. В. Се-
рвисен был в 1949 г. удостоен Государственной премии
СССР и.
За три десятилетия работы в Институте машиноведе-
ния и в различных вузах С. В. Сервисен воспитал плеяду
инженеров и научных работников в области прочности.
Многие из его учеников стали крупными учеными, изве-
стными в нашей стране и за рубежом. Свою плодотвор-
ную научную и педагогическую работу С. В. Сервисен
сочетал с большой научно-организационной деятельно-
стью. Он возглавлял секцию прочности в Центральном
правлении НТО машиностроителей, являлся членом Ко-
митета по Ленинским и Государственным премиям, чле-
10 См., например, такие труды С. В. Серенсена, как «Динамиче
скал прочность в машиностроении» (М.: Машгиз, 1945); «Валы
и оси: расчет и конструирование» (М.: Машгиз, 1959); «Несущая
способность и расчеты деталей машин на прочность» (М.: Маш-
гиз, 1963; 2-е изд. М.: Машиностроение, 1975) и др.
11 Следует отметить, что, помимо непосредственного участия во
многих работах в качестве автора и руководителя исследований,
С. В. Серенсен был редактором целого ряда научных сборни-
ков и справочных пособий по вопросам расчета и конструирова-
ния деталей машин.
Избраны в Академию наук
281
йом Национального комитета СССР по теоретической и
прикладной механике, входил в состав редакционных сове-
тов ряда издательств и журналов.
* *
Известным ученым в области прикладной механики и
проблем механики машин был академик АН УССР Виктор
Олимпанович Кононенко (1918—1975). После окончания
в 1942 г. Харьковского института инженеров железнодо-
рожного транспорта В. О. Кононенко работал в различ-
ных организациях Министерства путей сообщения, а с
1946 г. начал научную деятельность в Институте строи-
тельной механики АН УССР. В 1952—1956 гг. он работа-
ет в Москве старшим научным сотрудником Лаборатории
измерительных приборов АН СССР.
Следующие годы его научной деятельности связаны с
Институтом машиноведения, где он в течение семи лет
был старшим научным сотрудником лаборатории динами-
ческой прочности деталей машин. В 1962—1965 гг. он за-
ведует отделом прикладной механики в Научно-исследо-
вательском институте прикладной механики Московского
университета.
В 1964 г. В. О. Кононенко был избран действительным
членом Академии наук УССР и вскоре возглавил Инсти-
тут механики АН УССР в Киеве. Руководителем этого
академического института он был более десяти лет, до по-
следних дней жизни.
Основные научные труды В. О. Кононенко посвящены
теории нелинейных колебаний механических систем.
1} этой области он успешно разрабатывал задачи, пред-
ставляющие научный и практический интерес для таких
отраслей науки и техники, как теория измерительных
Приборов, динамика специальных машин, прочность ма-
териалов и конструкций, теория и технические средства
автоматического управления, теория летательных аппа-
ратов. В сфере научных интересов Кононенко находи-
лись такие важные направления механики машин, как
^следования автоколебаний в механических системах,
анализ взаимодействия колебательных систем с источни-
ками энергии, исследования почти периодических колеба-
ний в нелинейных системах с изменяющимися параметра-
ми, пространственных нелинейных колебаний твердых
282
Люди науки: жизнь и деятельность
тел. Широкую известность получила монография В. О. Ко-
ноненко «Колебательные системы с ограниченным возбуж-
дением». За цикл работы «Исследование динамического
взаимодействия колебательных систем с источниками
энергии» В. О. Кононенко был удостоен в 1976 г. (по-
смертно) премии им. Н. М. Крылова Академии наук УССР.
& * *
Выше освещена (конечно, весьма кратко) многообраз-
ная научная деятельность ряда выдающихся советских
ученых-машиноведов и механиков. Их большая и плодо-
творная работа в течение нескольких десятилетий была
непосредственно связана как с академическими научны-
ми институтами, так и с Отделением технических наук
АН СССР, с деятельностью Академии наук в целом.
Не столь непосредственно связанной с Академией наук,
но чрезвычайно важной для машиностроения страны была
научно-исследовательская и научно-организационная дея-
тельность ряда других видных ученых-машиноведов, ра-
ботавших в отраслевых научных институтах, конструктор-
ских бюро и вузах и избранных за большие и плодотвор-
ные результаты научной деятельности действительными
членами и членами-корреспондентами АН СССР. Их вклад
в формирование и развитие советской науки о машинах
является чрезвычайно важным; он требует специального
освещения и анализа. Здесь остановимся на творческой
деятельности двух видных ученых — В. И. Дикушина и
А. И. Целикова.
Академик Владимир Иванович Дикушин (1902-
1979) — известный ученый в области станкостроения п
технологии машиностроения, один из организаторов и ру
ководителей научного центра советского станкострое-
ния — Экспериментального научно-исследовательского
института металлорежущих станков (ЭНИМС). Окончив
в 1928 г. Московское высшее техническое училище
им. Н. Э. Баумана, В. И. Дикушин работает на машипо
строительном заводе, а с 1933 г.— инженером-конструкто
ром, старшим конструктором, начальником отдела в
ЭНИМС. С 1937 г. в течение четырех десятилетий он -
главный конструктор ЭНИМС, бессменный руководите.!! ь
многочисленных разработок новых конструкций советских
станков.
Избраны в Академию нйук
283
В 1943 г. В. И. Дикушин был избран членом-коррес-
пондентом, а в 1953 г.— действительным членом АН СССР.
Не раз выступал он с докладами по вопросам научно-тех-
нического прогресса машиностроения на общих собраниях
Академии наук и Отделения технических наук, возглав-
лял ряд академических научных комиссий. В. И. Дику-
шин был одним из инициаторов создания Института ма-
шиноведения, почти два десятилетия руководил Комиссией
по технологии машиностроения. В 50—70-е годы он яв-
лялся научным руководителем целого ряда совместных
разработок ИМАШ и ЭНИМС 12.
Основные работы В. И. Дикушина посвящены научным
и практическим проблемам станкостроения, в частности
разработке научных основ проектирования металлорежу-
щих станков, развитию и совершенствованию технологичес-
ких процессов механической обработки. Под его руководст-
вом были разработаны системы агрегатирования станков
И типовое станочное оборудование для обработки тел вра-
щения на автоматических линиях. Им созданы новые рас-
четные методы в станкостроении, научно обоснованный
типаж металлорежущих станков, системы силовых гидро-
приводов, позволившие органически слить их с конструк-
циями станков различных типов.
За создание серии высокопроизводительных агрегатных
станков В. И. Дикушин был удостоен в 1941 г. Государ-
ственной премии СССР. Он являлся главным конструкто-
ром промышленных автоматических линий и главным ин-
женером проекта автоматического завода поршней (Госу-
дарственная премия СССР за 1951 г.). В 60—70-е годы
под руководством В. И. Дикушина созданы системы стан-
ков с числовым программным управлением (ЧПУ), про-
изводственные участки автоматически переналаживаемых
станков с ЧПУ, с централизованным программным управ-
лением от единой ЭВМ, проведены другие исследования
и разработки в области станкостроения. В разные годы
В, И. Дикушин являлся членом Комитета по Ленинским
,и Возглавляя Комиссию по технологии машиностроения при Отде-
лении технических наук АН СССР, академк В. И. Дикушин в
течение многих лет сотрудничал с Институтом машиноведения
ПО линии как планирования и координации ряда исследователь-
ских работ, так и проведения научных совещаний, постановки
и организации некоторых совместных разработок в области ав-
томатизации технологических процессов в машиностроении.
284
Люди науки: жизнь и деятельность
и Государственным премиям, членом Высшей аттестацион-
ной комиссии, входил в состав редакционных советов п
был редактором различных научных изданий по пробле-
мам машиностроения.
* * &
Создателем новых направлений исследований и разра-
боток в области тяжелого и металлургического машино-
строения являлся академик Александр Иванович Целиков
(1904—1984) — крупный специалист в области проекти-
рования и изучения машин и оборудования для прессо-
вого, сварочного и металлургического машиностроения.
После окончания в 1928 г. Московского высшего тех-
нического училища А. И. Целиков работал конструктором
в «Стальпроекте», а затем на металлургических заводах
«Серп и молот» и Ижорском. С 1935 г. он преподает в
технических вузах; с 1949 г.— профессор и заведующий
кафедрой в МВТУ. В 50-е годы он в течение нескольких
лет руководил лабораторией обработки металлов давле-
нием в Институте машиноведения; одновременно работал
в Центральном конструкторском бюро металлургического
машиностроения — заведующим отделом, затем начальни-
ком этого бюро.
В 1953 г. А. И. Целиков избирается членом-корреспон-
дентом, а в 1964 г. — действительным членом Академии
наук СССР. Он был инициатором создания нового по це-
лям и задачам научного машиностроительного учрежде
ния — Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-
конструкторского института металлургического машино-
строения (ВНИИметмаш). Со времени создания ВНИИмет-
маш (1959 г.) А. И. Целиков в течение двадцати пяти
лет был бессменным директором этого института. Боль-
шую роль сыграл он в постановке научных и проектных
работ в области создания новых машин и технологических
процессов для различных отраслей машиностроения СССР.
Основные научные работы А. И. Целикова посвяще-
ны теоретическим вопросам прокатки металла, пробле
мам конструирования прокатных станов и других метал
лургических агрегатов. Он разработал теорию прокатки
и оригинальные методы расчета прокатных станов. Пол,
его руководством и при участии созданы и внедрены в
промышленность оригинальные станы и агрегаты — блю
Избраны в Академию наук
285
минги, непрерывные трубопрокатные и трубосварочные
станы, штамповочные прессы усилием 75 тыс. т; разра-
ботаны технология и агрегаты совмещения непрерывного
литья металлов с прокаткой и сварки труб с прокаткой.
Большое значение для машиностроения имеют разра-
ботанные под руководством А. И. Целикова принципи-
ально новые процессы прокатки периодических профи-
лей, шаров, винтов, осей, зубчатых колес и других от-
ветственных машиностроительных изделий.
Академик А. И. Целиков — автор многих монографий,
получивших широкую известность среди специалистов и
послуживших фундаментом для подготовки нескольких
поколений инженеров металлургического машинострое-
ния. Его первая большая работа «Расчет и конструиро-
вание прокатных машин-орудий» была опубликована еще
в 1938 г.; впоследствии им были изданы многие другие
научные труды (см. например: «Прокатные станы»,
1946; «Теория расчета усилий в прокатных станах»,
1962; «Основы теории прокатки», 1965; «Прокатные ста-
ны: настоящее и будущее», 1974; «Металлургические ма-
шины и агрегаты: настоящее и будущее, 1979 и др.).
Под его редакцией вышли многочисленные сборники и
справочные руководства. Выдающийся вклад А. И. Це-
ликова в развитие науки и производства отмечен высоким
званием Героя Социалистического Труда, тремя Государ-
ственными премиями СССР (1947, 1948, 1951 гг.), Ленин-
ской премией (1964 г.) и Золотой медалью им. М. В. Ло-
моносова, присужденной ему Академией наук СССР в
1974 г.
286
Люди науки: жизнь и деятельность
НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ
КОНСУЛЬТАНТ, РЕДАКТОР
(из опыта научной работы
академика А. А. Благонравова) 1
I
Начало научной деятельности А. А. Благонравова
практически совпало с началом его руководящей научной
и организационной работы. Так получилось, что молодой
преподаватель Артиллерийской академии должен был
буквально с первых месяцев педагогической деятельности
не только готовить научную основу для своих лекцион-
ных курсов, для новых лабораторных и практических за-
нятий, но и создавать солидную научную базу для орга-
низации совершенно новой в академии специальности по
стрелковому вооружению. Это требовало разработки тео-
ретических и методологических основ целого ряда учеб-
ных курсов, подготовки программ и учебных пособий,
комплектования преподавательского коллектива.
Нужно было в кратчайшие сроки создать новую ка-
федру, организовать работу нового факультета. Положе-
ние осложнялось тем, что, кроме Артакадемии, Анато-
лию Аркадьевичу было вскоре поручено организовать
новую кафедру и в Ленинградском военно-механиче-
ском институте.
Так в начале 30-х годов волей объективных обстоя-
тельств происходило быстрое формирование А. А. Бла-
гонравова как самостоятельного исследователя, педагога
и научного работника и в то же время — руководителя
новых научно-педагогических коллективов. В этой ответ-
ственной роли — заведующего кафедрой, начальника фа-
культета, организатора совместных научных разрабо-
ток — Анатолий Аркадьевич проявил себя с самой луч-
шей стороны. Его научная эрудиция, высокая работо-
способность, хорошие организаторские качества сделали
его признанным научным руководителем как в Артилле-
рийской академии им. Ф. Э. Дзержинского, так и в Ле
нинградском военно-механическом институте.
1 Из кн.: Анатолий Аркадьевич Благонравов. М.: Наука, 1982.
С. 265-288.
Научный руководитель, консультант, редактор
287
Умело руководил он работой и ростом молодых препо-
давательских коллективов, обеспечивал интересы разви-
тия сложной специальности стрелкового вооружения.
В течение нескольких лет он возглавлял научное фор-
мирование всех предметов кафедры как в Артакадемии,
так и в ВМИ, активно содействовал развертыванию науч-
но-исследовательских и опытно-конструкторских работ
преподавателей и сотрудников. Под его руководством пи-
сались, редактировались и издавались практически все
учебники и учебные пособия по новой специальности,
в том числе ряд капитальных трудов.
И когда в 1938 г. по представлению Артиллерийской
академии А. А. Благонравову была присвоена ученая сте-
пень доктора технических паук, а по представлению Воен-
но-механического института — ученое звание профессора,
в этом отразились не только личные заслуги Анатолия
Аркадьевича как исследователя и ученого, но и его боль-
шая руководящая научная и педагогическая деятель-
ность. Столь же оправданным явилось присвоение ему в
1940 г. почетного звания заслуженного деятеля науки и
техники РСФСР.
С мая 1941 г. А. А. Благонравов стал заместителем
Начальника Артакадемии по учебной и научной работе.
Это был наиболее напряженный период в деятельности
академии, когда понадобилась перестройка учебного про-
цесса и научной деятельности для концентрации всех сил
и возможностей по оказанию помощи фронту. Именно в
этот период потребовалось от А. А. Благонравова про-
явить лучшие качества советского ученого, сочетающего в
себе способность проникать в глубь сложных теоретиче-
ских проблем с умением руководить и практически на-
правлять усилия сотен людей на достижение конкретных
целей, выдвигаемых жизнью.
Силу ученого составляет не только его научная дея-
тельность, его труды, руководящая научная работа, по
также дела и труды его учеников. У А. А. Благонравова
таких учеников, которых он увлек за собой, передал им
свои идеи, мысли и научил творчески работать, было
всегда немало. Лишь за период работы в Академии
им. Ф. Э. Дзержинского и в Академии артиллерийских
наук им были воспитаны такие ученые и педагоги, как
доктора наук, профессора М. Г. Арефьев, Э. А. Горов,
И. И. Жуков, Л. И. Карпов, В. М. Кириллов, М. А. Ма-
288
Люди науки: жизнь и деятельность
монтов, многие кандидаты наук, конструкторы-оружей-
ники.
Какие черты научной деятельности А. А. Благонра-
вова отмечали в то время его коллеги по совместной ра-
боте? Во-первых, постоянное сочетание постановки и ре-
шения крупных принципиальных вопросов проблемного
порядка с работой по улучшению существующих образ-
цов техники и методов их исследования. Во-вторых, глу-
бину и фундаментальность исследований. При решении
любого вопроса, даже чисто прикладного характера,
Анатолий Аркадьевич являлся сторонником применения
наиболее полных и глубоких методов исследования, при-
влечения в случае необходимости сложного математиче-
ского аппарата. Однако в то же время, проводя серьез-
ное аналитическое изучение различных явлений, он ни-
когда пе упускал из виду возможности приложения своих
научных изысканий к решению чисто практических за-
дач, заканчивая выводы примерами, показывая тем са-
мым полную возможность применения этих выводов в
инженерной практике. В этом отношении Анатолий Ар-
кадьевич придерживался, как отметил один из его со-
трудников, известного изречения Ньютона: «При изуче-
нии наук примеры не менее поучают, чем правила».
Свои мысли о направлении и о требованиях к научно-
исследовательским работам А. А. Благонравов изложил
в докладе на одной из научно-технических конференций
Артакадемии. Интересно привести некоторые выдержки из
этого доклада. Они отражают взгляды Анатолия Аркадь-
евича не только как заместителя начальника Академии
им. Ф. Э. Дзержинского, но и как будущего президента
Академии артиллерийских наук, директора Института
машиноведения, академика-секретаря Отделения техниче-
ских наук АН СССР. Вот что говорил А. А. Благонравов:
«Поверхностное исследование любого явления способ
но породить теорию или работу, объективно не имеющую
ценность, но способную проделать целый путь развития
и иногда принести больше вреда, чем пользы.
Отсюда — необходимость постановки капитальных ра
бот, которые должны составлять основу плановой л аул
ной работы в учреждениях, призванных к этой деятель
ности,—работ так называемого проблемного характера,
завершение которых знаменует собой сдвиг научных воз
Научный руководитель, консультант, редактор
289
зрений и даже коренную их ломку, и оплодотворяет
практику принципиально новыми методами.
Вместе с тем насущные требования практики, необхо-
димость быстрого решения вопросов, от которых зависит
успех дела, создают противоречия с указанным выше ха-
рактером работы и в целом ряде случаев заставляют
искать решения, может быть, недостаточно глубоко об-
основанные, представляющие грубое приближение к исти-
не, но тем не мепее обогащающие практику. В этих ус-
ловиях к категории научной работы приходится относить
и всю деятельность, не связанную с постановкой повых
проблем, с решением принципиальных вопросов, а на-
правленную к улучшению, усовершенствованию извест-
ных уже методов, к более полному использованию ка-
честв известного объекта, составляющих основу эволю-
ции практики.
От научной деятельности последнего вида нельзя от-
межеваться, как нельзя и замыкаться только в ней.
Параллельное сосуществование обоих видов работ неиз-
бежно, необходимо и законно для любого научного уч-
реждения» 2.
Отмечая необходимость и значимость прикладных
научных разработок, А. А. Благонравов и в начале
своей руководящей работы и в более поздние годы не
уставал подчеркивать первостепенную важность фунда-
ментальных научных исследований. Ему приходилось по-
вторять это неоднократно, видимо, в силу того что
объективная потребность в прикладных разработках, их
широкая доступность и сравнительная быстрота получе-
ния результата привлекают многих научных работников
п большей мере, чем трудоемкие и весьма затяжные
фундаментальные исследования, результаты которых
проявляются, как правило, позже.
В 50—60-е годы много сил и энергии отдавал Анато-
лий Аркадьевич укреплению научной репутации Инсти-
тута машиноведения, защите его от ведомственного мел-
котемья, утверждению фундаментального характера на-
учных исследований. На заседаниях ученого совета, при
рассмотрении планов предстоящих работ, при утвержде-
нии тематики диссертаций он подчеркивал необходимость
м Известия Артиллерийской ордена Лепина академии Красной
Армии им. Ф. Э. Дзержинского. М., 1945. Т. XIV. С, 7-8.
Ill К. В. Фролов
290
Люди науки: жизнь и деятельность
углубления теоретических разработок, расширения по-
исковых исследований.
Вспоминают, как на одном из первых заседании уче-
ного совета ИМАШ, проходившем под председательством
А. А. Благонравова, рассматривали тему диссертации
А. А. Гусарова, в названии которой фигурировал термин
«расчет». Анатолий Аркадьевич внимательно слушал
выступавших, а затем взяв слово отметил, что при всей
важности практической «расчетной» стороны дела Инсти-
туту машиноведения нужны глубокие научные исследо-
вания, изучение закономерностей работы машин — имен-
но на этой основе создается прочная научно-теоретиче-
ская и расчетно-конструкторская база машиностроения.
Фундаментальными А. А. Благонравов считал иссле-
дования, поднимавшие крупные научные проблемы, но-
сившие общетеоретический характер независимо от их
последующего применения. Он говорил: «Лучшее, что
редко удается,— это сочетание фундаментальности с ре-
шением конкретной задачи, на которой проверяется эта
фундаментальность. К сожалению, это не всем удается.
Как правило, многие скатываются к решению частных за-
дач отраслевого характера».
Когда возникал вопрос об экономической эффектив-
ности фундаментальных исследований, Анатолий Аркадь-
евич говорил, что не всегда эффективность крупных работ
может быть выражена в цифрах. Попробуйте, предлагал
он, подсчитать экономический эффект от применения ка
ких-либо справочных сведений, без которых не может ра
ботать ни один конструктор. Сколько раз и сколько сотен
и тысяч людей используют в жизни тот или иной спра
вочник? Никто этого сказать не может. Использование
справочной литературы — жизненная необходимость, бол
этого не может существовать ни наука, ни практика. II о
никаких экономических показателей здесь не найти, если,
конечно, не прибегать к каким-то сугубым условностям.
При формировании планов работ Института машине
ведения А. А. Благонравов старался свести к минимуму
решение частных или узковедомственных задач. И не слу
чайно за 20—25 лет ИМАШ из сравнительно небольшого
научного учреждения, решавшего немногие фундамен
талытые задачи, превратился в крупнейший научный ип
ститут, разрабатывающий фундаментальные проблемы со
временного машиноведения, В 50—60-е годы сформирова
Йаучныи руководитель, консультант, редактор 291
лись и развернули плодотворную работу научные школы
И. И. Артоболевского, Н. Г. Бруевича, С. В. Серенсена,
М. М. Хрущева, И. В. Крагельского и др. В эти же годы
на базе ИМАШ были созданы получившие всесоюзную
известность постоянно действующие научные семинары
по точности, теории механизмов и машин, прочности,
трению и износу. Систематическим стало издание много-
численных сборников и научных трудов по машинове-
дению.
Когда в конце 60-х годов во всех отраслях народного
хозяйства создавалась система повышения квалификации,
А. А. Благонравов отмечал, что руководству ИМАШ нет
необходимости обращаться в Институт повышения квали-
фикации Минстанкопрома. Уровень квалификации ученых
ИМАШ, считал он, столь высок, что Институт машинове-
дения сам должен оказывать помощь предприятиям и ор-
ганизациям отрасли, их руководителям и специалистам.
Мы можем и обязаны, говорил Анатолий Аркадьевич,
оказывать научно-консультативную и методическую по-
мощь родственным организациям, брать шефство над
работами, выполняемыми этими организациями, всемерно
помогать им.
. О сочетании теории и практики, о соединении этих
двух начал в деятельности А. А. Благонравова хорошо
оказал член-корреспондент АН СССР С. К. Туманский:
«Мне кажется, я не ошибусь, если выскажу мнение, что
современная наука становится все более и более прак-
тичной, а современная практика — все более и более на-
учной. У Вас, Анатолий Аркадьевич, эти два начала
дружно сосуществуют и очень ярко проявляются. Именно
этими качествами Вы завоевали авторитет, глубокое ува-
жение и безусловное признание большого круга ученых,
работников науки, техники и производства» 3.
Возглавляя крупный исследовательский институт со
Многими научными подразделениями, А. А. Благонравов,
естественно, не мог входить в тонкости и детали каждой
разрабатывавшейся темы. Ведь таких тем в ИМАШ были
десятки. Но он хорошо понимал, что нужны какие-то об-
щие критерии, которые позволяли бы и ему как руково-
дителю института, и заведующим отделами, лаборатория-
{| Приводится по тексту стенограммы торжественного заседания,
посвященного 70-летию со дня рождения А А. Благонравова
(3 июля 1964 г.).
10*
292
Люди науки: жизнь и деятельность
ми объективно оценивать научный уровень выполняемых
разработок, их новизну, полезность, экономический эф-
фект. Осенью 1968 г. он подготавливает ряд предложе-
ний, которые выносит на обсуждение в дирекции и
ученом совете.
Сохранилась рукопись Анатолия Аркадьевича, содер-
жащая эти предложения. Она озаглавлена: «Оценка те-
матики научно-исследовательских работ». Вот какие
моменты для анализа НИР А. А. Благонравов считал ос-
новными: 1. Новизна работы. 2. Сопоставление с анало-
гичными работами, выполненными или ведущимися в
СССР и за рубежом. 3. Глубина научной разработки.
4. Конкретизация итогов работы (цель, вид оформления,
пути внедрения). 5. Значимость результатов работы (для
развития науки, для практики). 6. Планируемое и воз-
можное использование (где, когда, для каких целей и в
какой форме). 7. Обеспеченность проведения работы (до-
статочность имеющихся сил, оборудования, взаимосвязи
с другими организациями). 8. Стоимость работы (полная
и планируемая для текущего года). 9. Соответствие стои-
мости работы ожидаемым результатам по экономической
эффективности. 10. Общее заключение.
Последнему условию оценки НИР Анатолий Аркадье-
вич придавал не абстрактное (как иногда случается в на
учной практике), а вполне реальное значение. Он считал
необходимым это условие конкретизировать, принимая в
каждом случае одно из следующих решений: а) работа
подлежит проведению в соответствии с планом; б) тре
бует дальнейшего развития и обеспечения; в) требуеч
корректировки (и в каком направлении); г) должна быть
закончена на определенном этапе, без дальнейшего про
должения в текущем году; д) подлежит исключению из
плана по причине неактуальности, или как не соответст-
вующая основным направлениям института, или как
представляющая частную инженерно-техническую задачу.
Нельзя не признать, что выработанные А. А. Благо
правовым критерии оценки НИР настолько универсал ь
ны, что позволяют использовать их и теперь по прошест
вии многих лет. Эти критерии — в каком бы научном ин
ституте они не использовались — дают возможность объ
ективно и содержательно оценить каждую научно-иссле
довательскую работу.
Руководящая научная деятельность Анатолия Ар
Йаучный руководитель, консультант, редактор
29§
кадьевича нередко была сопряжена с возникновением тех
или иных дискуссионных вопросов. Интересен и поучи-
телен его постоянный благожелательный подход к ре-
шению спорных проблем в науке и практике, его пози-
тивное отношение к научным дискуссиям. В этом отно-
шении примером может служить одна из статей
А. А. Благонравова, опубликованная в журнале «Военный
вестник» в 1949 г. (№ 24) - в то время, когда он воз-
главлял Академию артиллерийских наук. Хотя в статье,
казалось бы, речь идет о частной проблеме («К вопро-
сам стрельбы из станковых пулеметов»), Анатолий Ар-
кадьевич анализирует весь ход дискуссии в журнале и
дает оценку не только самой дискуссии, но и подходу
спорящих к рассматриваемым вопросам, останавливается
па некоторых принципиальных сторонах дела. Вся статья
проникнута благожелательностью к оппонентам, стремле-
нием разъяснить заблуждения спорящих сторон в та-
ком плане, чтобы это позволило в конечном итоге из-
влечь из дискуссии полезные уроки и продвинуть вперед
существо дела. Аналогичным был подход Анатолия
Аркадьевича ко многим другим дискуссионным пробле-
мам.
За свою большую жизнь в науке А. А. Благонравову
приходилось председательствовать во многих ученых со-
ветах, на заседаниях и совещаниях в различных науч-
ных организациях и ведомствах. Больше двадцати лет
возглавлял он ученый совет Института машиноведения.
Здесь ярко проявились его качества большого ученого,
умелого организатора обсуждений и научных дискуссий.
Обязанность председателя, как-то отметил он, не только
соблюдать инструкции и приказы, но главное, хорошо ор-
ганизовать дискуссию и на этой основе объективно оце-
пить работу, принять правильное решение.
Как председатель ученого совета или совещания Ана-
толий Аркадьевич был исключительно внимателен к вы-
сказываниям, анализируя и обобщая их в ходе заседания.
Выступал он, как правило, с короткой заключительной
речью (не более 4—5 мин), в которой «ставил точки
над i, если имели место расхождения во взглядах. Мно-
гим запомнился случай, связанный с защитой А. II. Се-
меновым докторской диссертации по совокупности работ.
В ходе обсуждения резко критиковалась аргументация
так называемого схватывания, которое имеет место при
294
Люди науки: 01сизнъ и деятельность
трении двух разнородных материалов. В полемику всту-
пили две известные научные школы — профессора
М. М. Хрущова и профессора И. В. Крагельского.
Спорили азартно и долго (защита длилась с 9 ч утра до
18 ч 30 мин практически без перерыва).
Как поступил Анатолий Аркадьевич, чтобы преодо-
леть непримиримые, казалось бы, противоречия сторон?
Он не прерывал споривших, внимательно слушал доводы
сторон, а затем выступил с заключительной речью. На
этот раз она оказалась более продолжительной, чем обыч-
но. Анатолий Аркадьевич отметил, что наука о трении,
как любая другая сложная наука, по мере углубления
требует разностороннего подхода как механиков, так и
физиков, химиков и других ученых. Школа профессора
Крагельского рассматривает износ, базируясь на «уста-
лостной» гипотезе, а школа профессора Хрущова основы-
вается на абразивном характере износа. По-видимому,
каждая пз научных школ по-своему права, так как в про-
цессе износа имеет место и то и другое явление.
Видимо, на сегодняшний день, говорил Анатолий Ар-
кадьевич, решать однозначно проблему износа нельзя.
В таких случаях следует изучать проблему по частям и
из накопленных результатов составлять постепенно
истинное представление о сложном явлении. Здесь необ-
ходимы усилия ученых различных специальностей. По-
этому представляется целесообразным расширение и уг-
лубление исследований в данном научном направлении.
А сама дискуссия еще раз свидетельствует о наличии
«белых пятен» в этой науке, об отсутствии единого под-
хода к их изучению...
Защита докторской диссертации А. П. Семеновым за-
вершилась успешно. Несмотря на длительность заседания,
Анатолий Аркадьевич пе уходил из зала, отложив на
время свои дела, а их у него, как обычно, было немало.
Этот пример выдержанности, терпения, благожелатель-
ности А. А. Благонравова как председателя совета не был
каким-то исключением, скорее, он достаточно типичен.
В дискуссиях Анатолий Аркадьевич никого не ограничи-
вал и не прерывал, проявлял такт и обращал внимание
присутствовавших на серьезность вопроса. На заседания
он приходил точно и к этому призывал членов совета, ут-
верждая, что участие в работе ученого совета — это неотъ
емлемая часть научной деятельности ведущих сотрудни-
Научный руководитель, консультант, редактор
295
Академик А. А. Благонравов и астронавт Армстронг (США)
на заседании ХШ сессии КОСПАР
ков института. Об этом он всегда напоминал опоздавшим,
а при встрече — отсутствовавшим. Он говорил, что нет
более важного заседания ни в ГКНТ, ни в министерстве,
чем ученый совет. Сам он по средам должен был заседать
в ВАКе, где он был членом президиума и пленума. Одна-
ко в день работы ученого совета ИМАШ (он собирался
тоже в среду) он звонил в ВАК и просил извинения, что
не может участвовать в заседании, так как предстоит уче-
ный совет института. Свою речь от готовил конспектив-
но, по ходу выступлений, говорил четко, придавая фра-
зам однозначный смысл. В порядке «наказания» опоздав-
ших на заседание он рекомендовал их для последующей
работы в счетной, редакционной и других комиссиях.
, Вспоминают о принципиальной позиции А. А. Благо-
нравова при выдвижении кандидатур действительных
членов и членов-корреспондентов АН СССР. Баллотирова-
лись в Академию наук и сотрудники Института машино-
ведения. При обсуждении кандидатур на собраниях Отде-
ления или на Общем собрании АН СССР Анатолий Ар-
кадьевич мог выступить и открыто призвать голосовать
296
Люди науки: жизнь и деятельность
за других, считая их более достойными. Эту позицию он
потом разъяснял своим коллегам по институту, стараясь
избежать непонимания и обид.
При знакомстве с некоторыми документами и матери-
алами 60—70-х годов невольно возникает вопрос, как
хватало сил и времени у Анатолия Аркадьевича, чтобы
справляться с таким объемом руководящей и научно-
организационной работы. Но факты — упрямая вещь.
Перед нами «Краткий индивидуальный отчет академика
А. А. Благонравова за 1965 г.». Поистине удивительна та
огромная работоспособность, которая была свойственна ему
в преклонные годы.
Вот его научная и руководящая нагрузка на 1965 г.
Цитируем без изменения отчет академика А. А. Благо-
нравова, направленный в Отделение механики и процес-
сов управления АН СССР 4.
«В 1965 г. в лаборатории Института машиноведения,
руководимой мною, выполнялись работы: 1) по методам
расчета пневмоприводов специального типа — высокоско-
ростных и работающих при изменяющихся нагрузках;
2) исследование динамики исполнительных гидроустройств
при учете влияния сжимаемости рабочей среды, включа-
ющей нерастворенный воздух; 3) разработка общих мето-
дов синтеза пространственных шарнирных механизмов.
Руководил Институтом машиноведения в должности
его директора 5. Являлся председателем Комиссии по ис-
следованию и использованию космического пространства
АН СССР. Член бюро Отделения механики и процессов
управления АН СССР. Работал в качестве члена президиу-
ма Высшей аттестационной комиссии при МВ и ССО СССР.
Выполнял поручения в качестве заместителя представи-
теля СССР в Комитете по мирному использованию косми-
ческого пространства при ООН, в связи с чем дважды
выезжал на заседания комитета и его рабочей группы в
Нью-Йорк.
Являлся вице-президентом комитета по исследованию
космического пространства (КОСПАР) при Международ-
4 Копия хранится в архиве Института машиноведения.
5 Довольно скромная фраза даже для краткого отчета. В этих
нескольких словах о руководстве крупным научным институ-
том — множество дел, забот, отданных сил, энергии, времени.
Если бы расшифровать только одну фразу о директорской дея-
тельности в ИМАШ, без сомнения, мог бы получиться большой
самостоятельный отчет,
Научный руководитель, консультант, редактор
ном совете научных союзов, в связи с чем участвовал в
собрании и симпозиуме комитета в Аргентине, выступал
с докладом о результатах исследований космоса в Совет-
ском Союзе, а также принимал участие в работе бюро
комитета в Париже.
Опубликовал ряд статей в газетах и журналах 6. При-
нимал участие в работе Комитета по Ленинским пре-
миям».
Вот такой «краткий» отчет академика всего лишь за
один обычный год. Вряд ли еще нужны комментарии,
чтобы представить себе огромный объем научной, руково-
дящей и организационной работы, которую постоянно вы-
полнял Анатолий Аркадьевич. Ведь в смысле интенсивно-
сти работы 1965 год не отличался от других лет — скажем,
1963, 1964 или 1966...
И
Ни в какие официальные отчеты не входят и обычно
остаются лишь в протоколах, документах государствен-
ных организаций либо сохраняются в архивных копиях
материалы (а иногда лишь только следы) научно-консуль-
тативной работы. Эта сторона деятельности Анатолия Ар-
кадьевича тоже была многообразной и плодотворной.
Уже в 30-е годы А. А. Благонравов как признанный
специалист в области стрелкового и автоматического ору-
жия получает от Наркомата обороны неоднократные по-
ручения для участия в комиссиях по испытаниям новых
образцов отечественного вооружения. В 1939 г. он назна-
чается постоянным членом Технического совета Наркома-
та обороны СССР.
В дневниковых записях Анатолия Аркадьевича, в вос-
поминаниях его коллег по военной работе есть немало
упоминаний об участии комбрига, а в дальнейшем гене-
рал-лейтенанта артиллерии А. А. Благонравова в работе
Главного артиллерийского комитета, различных комис-
сий и экспертных советов по вооружению. Нередко его
6 В этом месте отчета стоят слова «в том числе:», потом они
зачеркнуты. Видимо, Анатолий Аркадьевич считал, что перечис-
ление опубликованных статей будет излишним для «краткого
отчета». Тем не менее отметим, что в отчетном году, о котором
идет речь, А. А. Благонравовым было опубликовано пять ста-
тей.
298 Люди науки: жизнь и деятельность
мнение, советы, предложения играли важную роль в оп-
ределении технической политики не только в области
военной техники, но и в решении перспективных вопро-
сов научно-технического прогресса.
Так было в 40-х годах при определении задач разви-
тия новой в то время ракетной техники, так было в 50-х
при поиске оптимальных направлений развития автома-
тизации производственных процессов в народном хозяй-
стве, так было в конце 50-х — начале 60-х годов, когда в
выборе путей изучения космического пространства нема-
лую роль играли консультации и советы академика
А. А. Благонравова. На ответственных постах заместите-
ля министра высшего образования СССР, президента Ака-
демии артиллерийских наук, академика-секретаря ОТН,
директора Института машиноведения мнение Анатолия
Аркадьевича в решении многих вопросов развития науки
и техники учитывалось при подготовке и принятии важ-
ных решений и постановлений как на правительственном,
так и на академическом уровне. Расскажем об одном из
таких случаев.
Известно, что в 1961 г. было принято постановление
ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по улуч-
шению координации научно-исследовательских работ в
стране и деятельности академии наук СССР». Постанов-
ление послужило основой реорганизации структуры Ака-
демии наук, изменило профиль деятельности и админист-
ративную подчиненность целого ряда научных институтов,
способствовало появлению новых исследовательских уч-
реждений. При подготовке этого постановления А. А. Бла-
гонравов как академик-секретарь ОТН принимал активное
участие в обсуждении кардинальных вопросов развития
науки в стране, совершенствования деятельности акаде-
мических и отраслевых научных институтов. Он участво-
вал в ряде ответственных совещаний в Совете Министров,
Госплане, президиуме Академии наук, заинтересованно
обсуждал острые и злободневные вопросы научной рабо-
ты, выдвигал ряд полезных предложений, возражал про-
тив некоторых непродуманных мероприятий.
Сохранилась рукопись письма, направленного А. А. Бла-
гонравовым, вице-президенту АН СССР академику
А. В. Топчиеву 7. Письмо небольшое, и текст его можно
7 Копия письма хранится в архиве Института машиноведения.
Научный руководитель, консультант, редактор
299
привести полностью. В нем есть и юмор, и огорчения,
и мысли о существенных сторонах научной работы.
Глубокоуважаемый Александр Васильевич!
Возвращаю текст проекта постановления «О дальней-
шем улучшении работы Академии наук» и, согласно Ва-
шему поручению, сообщаю некоторые замечания.
1. Редакция последнего абзаца стр. 2 нуждается в
переработке, поскольку она создает впечатление набора
пышных фраз и только. Чего стоит только одно выраже-
ние «Отделение должно превратиться в форум...» которое
невозможно читать без улыбки; с неменьшим успехом
римское слово «форум» здесь можно заменить русскими
словами «всенародное вече». Проект нисколько не постра-
дает, если вообще этот абзац исключить.
2. На стр. 4-й второй абзац можно понять так, что
Академия наук считает своей задачей инициативное соз-
дание отраслевых институтов на периферии, а последую-
щий абзац подкрепляет эту мысль.
Кроме того, третий абзац этой страницы вызывает
принципиальные возражения. Нормальным было бы по
мере доведения до логического конца разработки той или
иной проблемы переключение научного института на оче-
редную проблему, а вовсе не передача института. Превра-
щение Академии наук в какой-то проходной двор для ин-
ститутов едва ли целесообразно. Практически это может
породить опасность искусственного затягивания разработки
проблем.
3. Некоторые предложения в списках передачи и ре-
организации учреждений Академии наук не являются
полностью продуманными и вызывают сомнения: напри-
мер, передача Института горючих ископаемых в ведение
Госкомитета по химии не обоснована и далеко пе полно-
стью обусловлена профилем этого института.
После основательного продумывания идеи объедине-
ния Института механики и Института машиноведения и
консультации с рядом представителей промышленности и
отдельными учеными я не поддерживаю этой идеи.
Прошу извинить, если данное письмо покажется Вам
излишне резким, но я считаю своим долгом высказать от-
кровенно мои замечания.
Уважающий Вас академик-секретарь ОТН
Д. Благонравов
300
Люди науки: жизнь и деятельность
Отметим, что упоминаемая в письме Анатолия Аркадь-
евича идея объединения Института механики и Институ-
та машиноведения возникала не только в начале 60-х го-
дов, но и позднее. Однако А. А. Благонравов твердо от-
стаивал самостоятельность ИМАШ и добился общего
признания этой принципиальной позиции. Жизнь под-
твердила, что независимая и плодотворная деятельность
двух крупных научных институтов оказалась в интересах
развития как механики, так и машиноведения.
Большую консультативную работу вел Анатолий Ар-
кадьевич в Высшей аттестационной комиссии. Он прини-
мал участие в заседаниях экспертных групп и советов,
в деятельности пленумов и президиума ВАКа, давал
оценку ряду спорных научных работ, участвовал в под-
готовке важных решений, направленных на совершенст-
вование аттестации научных кадров в стране. Выступал
он по этому поводу и в печати. Так, широкий отклик в
конце 40-х годов * получила написанная им совместно с
А. В. Топчиевым статья «Повысить требования к соиска-
телям ученых степеней», опубликованная в «Литератур-
ной газете» 8.
В статье подвергались критике некоторые скороспелые,
поверхностные научные работы и одновременно высказы-
вались деловые предложения по улучшению практики
аттестации научно-педагогических кадров. Часть этих
предложений была впоследствии реализована Высшей ат-
тестационной комиссией и учеными советами институтов.
Случались в ВАКе и курьезные случаи. Как-то на засе-
дании президиума рассматривался вопрос о разрешении
одному из соискателей защищать диссертацию без сдачи
кандидатского экзамена по английскому языку. Все были
против. Анатолий Аркадьевич спросил: «А сколько ему
лет?» «Шестьдесят»,— ответил ученый секретарь. «Мне
кажется,—сказал А. А. Благонравов,—в этом возрасте
уже поздно сдавать английский». Все рассмеялись, отно-
шение к просьбе стало благожелательным. Для соискате-
ля было принято положительное решение.
С консультативной деятельностью А. А. Благонравова
тесно смыкалась его работа в качестве рецензента ряда
монографий, сборников научных работ, энциклопедических
изданий. Многие годы Анатолий Акрадьевртч являлся ЧЛС~
' См.; Дит. газ. 1948. 13 вюяб,
Научный руководитель, консультант, редактор
301
ном Главной редакции Большой Советской Энциклопедии
и главным рецензентом редакции «Техника» БСЭ. При
подготовке к выпуску 30-томного третьего издания БСЭ
он внимательно просмотрел и отрецензировал ряд наибо-
лее важных статей, дал свое заключение на некоторые
дискуссионные материалы.
Обратим внимание на одну из рецензий Анатолия
Аркадьевича, написанную им при подготовке весьма
ответственной для БСЭ статьи «Техника» 9. По мнению
Главной редакции, эта статья должна была стать теорети-
ческой базой для многих других технических материалов,
опубликованных в БСЭ. Кроме того, требовалось, чтобы
она хорошо корреспондировалась с рядом статей по на-
учно-технической тематике. После подготовки первона-
чального текста на статью поступило свыше десяти отзы-
вов; три из них — от академиков А. А. Благонравова,
И. И. Артоболевского и Госкомитета по науке и техни-
ке — были официально запрошены Главной редакцией
БСЭ. Все присланные отзывы были положительными, но,
как правило, краткими и в какой-то мере формальными.
Отзыв Анатолия Аркадьевича оказался наиболее обстоя-
тельным и ценным. Положительно оценивая подготовлен-
ный материал, он высказал ряд полезных замечаний не
только по существу статьи, но и по серьезным методоло-
гическим вопросам. Вот некоторые места из отзыва Ана-
толия Аркадьевича.
1) Фраза на 1-й странице текста: «Техника последо-
вательно заменяет человека в выполнении технологиче-
ских функций...» — неудачна, поскольку понятие «техно-
логические функции» уже связано с техникой, пусть да-
же примитивной, являясь производным понятием от тех-
ники. Кроме того, некоторые из заменяемых функций
лишь с натяжкой можно назвать технологическими: на-
пример, средства информации, средства взаимного обще-
ния (техника связи). Поэтому данную фразу рекоменду-
ется изменить так. «Техника последовательно заменяет
человека в выполнении разнообразных функций, связан-
ных с трудовой деятельностью (физической и умствен-
ной) ».
2) На стр. 2-й в тексте сказано: «Общепринятой клас-
сификации техники нет». Здесь, по-видимому, речь идет
° См.: Шухардин С. В., Пархоменко А. А. Техника//Большая Ср'
B0T9W Энциклопедия, 3-е изд, М.9 1976, Т, 25,
302
Люди науки: жизнь и деятельность
не об «общепринятости», а о том, что не существует
всеобъемлющей, универсальной классификации — в силу
разнохарактерной распространенности техники, почему
существуют лишь классификации, построенные на различ-
ных признаках (функциональном, отраслевом, по принци-
пу использования сил природы и т. д.), являющиеся до-
статочно общепринятыми.
3) В третьем абзаце 2-й стр. получается как бы отде-
ление энергетической техники от производственной, что не
вполне правомерно. Лучше, во избежание недоразумений,
этот абзац изменить... (Далее предлагается вариант из-
менения) .
4) При описании развития машинного производства
(стр. 4) можно было бы упомянуть о двух внешне про-
тиворечивых процессах: универсализации технических
средств для различных отраслей производства, с одной
стороны, и параллельном развитии специфических средств
производства для отдельных отраслей — с другой.
5) Несколько слабо отражено обратное влияние техни-
ки на развитие науки (последний абзац стр. 7). Техника
не только стимулирует научное познание и ставит перед
наукой новые задачи, как сказано в статье, но непосред-
ственно влияет на развитие науки, поскольку вооружает
пауку техническими средствами исследований, позволяю-
щими глубже проникать в явления природы, полнее и
точнее исследовать закономерности этих явлений и про-
цессов, происходящих в природе. В таком аспекте и сле-
довало бы изложить процесс взаимного влияния науки и
техники на их развитие. Ведь, например, невозможно
представить дальнейшее развитие, скажем, ядерной физи-
ки без использования таких технических средств, как
мощные ускорители элементарных частиц...10
Рецензировал А. А. Благонравов не только рукописи,
предназначенные для печати. Приходилось оценивать и
рецензировать работу целых издательств. В 1958 г. он
анализирует состояние дел с реферированием и изданием
иностранной научной литературы в стране. Он считает,
что предварительное ознакомление советских читателей с
содержанием зарубежных книг и своевременная инфор-
мация о наиболее ценных из них очень важны. К сожа
10 Приводится по тексту письма А. А. Благонравова, которое хра
нится в издательстве «Советская Здцивдоцедия»,
Научный руководитель, консультант, редактор
303
лению? работа в этом направлении проводилась недоста-
точная. Ряд ведущих библиотек ограничивался в лучшем
случае публикацией лишь списка поступлений. В рефе-
ративных журналах Института научной и технической
информации АН СССР сообщения о выходе в свет и по-
ступлении в библиотеки нашей страны зарубежных книг
были неполны и давались в виде небольших аннотаций
наряду с краткими рефератами статей по отдельным во-
просам.
Между тем, полагал А. А. Благонравов, чтобы обра-
тить внимание широкого круга советских читателей и об-
легчить использование ими наиболее интересных книг,
совершенно недостаточно ограничиваться только кратким
сообщением о содержании книги. В такого рода сообще-
нии должно быть указано, что нового содержится в за-
рубежной книге в сравнении с тем, что опубликовано в
отечественных изданиях на ту же тему, какова концеп-
ция зарубежного автора по ведущим принципиальным
Вопросам, что в книге интересного в методическом отно-
шении и т. д.
Неудовлетворительное положение с рецензированием
и изданием иностранной литературы побудило А. А. Бла-
гонравова совместно с И. И. Артоболевским и С. В. Се-
ренсеном опубликовать в центральной печати большую
статью на эту темуАвторы внимательно проанализи-
ровали ряд ежемесячных реферативных бюллетеней Из-
дательства иностранной литературы («Новые книги за
рубежом»), особенно годовой комплект бюллетеня серии
«Техника». Оказалось, что из 700 книг, отрецензирован-
ных за 1957 г. по различным отраслям техники, наиболь-
шее количество рецензий посвящено книгам по вопросам
машиноведения и машиностроения (110), радиотехники
и электроники (98), металлургии и металловедения (92)
И др. Из общего числа отрецензированных иностранных
книг 367 были рекомендованы к переводу и изданию на
русском языке как представляющие значительный инте-
рес для советского читателя.
Какова же была судьба этих рекомендаций? К сожа-
лению, весьма неутешительная, отмечали А. А. Благо-
нравов и его соавторы. Из общего числа книг, несомнеи-
Н О рецензировании и издании иностранной литературы // Пром.-
экон. газ. 1958. 28 мая.
304
Люди науки: жизнь и деятельность
но, заслуживающих перевода и издания, фактически каж-
дый год принимается к изданию на русском языке не
более 15—20 процентов. Если некоторые издательства',
например Металлургиздат, Оборонгиз, Энергоиздат, стре-
мятся использовать имеющиеся у них возможности для
издания полезных книг, поступивших из-за рубежа, то
другие систематически пренебрегают изданием перевод-
ной технической литературы, лишая советского читателя
возможности ознакомиться с весьма ценными и интерес-
ными книгами зарубежных авторов. Особенно резкой кри-
тике авторы подвергли Машгиз: в составе изданных им
книг только шесть наименований из 596 (т. е. один про-
цент!) составила переводная литература.
Выступление видных ученых в центральной печати
привело к заметным переменам в работе ряда издательств,
позволило уже в 1959—1960 гг. значительно увеличить
численность переведенных и изданных на русском языке
научно-технических книг. Одновременно существенные
перемены к лучшему произошли и в деле реферирования
иностранной литературы, в составлении и издании рефе-
ративных журналов и бюллетеней.
III
Немалую часть времени, а если сказать точнее, нема-
лую часть всей жизни и деятельности Анатолия Аркадь-
евича занимала постоянная редакторская работа. Она не
прекращалась на протяжении почти четырех десятиле-
тий.
Первой книгой, которую редактировал А. А. Благо-
нравов, был учебник для офицерского состава Красной
Армии «Основания стрельбы и баллистики стрелкового
оружия». Книга готовилась на кафедре, которую возглав-
лял Анатолий Аркадьевич, в течение полутора лет. Вы-
пустил ее Воениздат в 1939 г.
Следующим трудом, где А. А. Благонравов выступил
как редактор, была фундаментальная работа по матери-
альной части стрелкового вооружения. Аналогов такой
книги не было в то время ни в отечественной, ни в за-
рубежной военной литературе. Об огромном объеме ре
дакторской работы, выпавшей на долю Анатолия Аркадь-
евича, можно судить по тому, что подготовленная руко-
пись учебника «Материальная часть автоматического
Научный руководитель, консультант, редактор
305
стрелкового оружия» содержала 60 авторских листов.
Воениздат выпустил книгу в двух частях в 1940 г. В даль-
нейшем А. А. Благонравов вместе со своими сотрудника-
ми перерабатывает книгу, еще более расширяет ее, до-
полняет новейшими материалами, заново редактирует и
готовит к переизданию. В 1945—1946 гг. новый капиталь-
ный учебник «Материальная часть стрелкового оружия»
выходит в Оборонгизе в двух томах общим объемом свы-
ше 1600 страниц. Решением Всесоюзного комитета по де-
лам высшей школы при GHK СССР книга была ре-
комендована в качестве учебного пособия для втузов.
Целый ряд учебных пособий, методических руководств,
инструктивных материалов, изданных Артакадемией
им. Ф. Э. Дзержинского и Академией артиллерийских
паук в 40-х — начале 50-х годов, обязаны своим появле-
нием большой редакторской работе А. А. Благонравова.
Когда Анатолий Аркадьевич возглавил Институт ма-
шиноведения и Отделение технических наук АН СССР,
сфера его редакторской деятельности, естественно, пере-
местилась из области военной техники в область теоре-
тических и практических вопросов машиностроения.
В 50-х и 60-х годах под его редакцией выходят крупные
монографии, посвященные проблемам износа и износо-
стойкости, анализу и синтезу механизмов, общим пробле-
мам машиностроения12. В дальнейшем он редактирует
сборник научных трудов «Теория механизмов и машин»,
посвященный 70-летию академика И. И. Артоболевского
(М.: Наука, 1976) и совместно с Р. М. Матвеевским осу-
ществляет редакцию книги «Износостойкость» (М.: Нау-
ка, 1975).
По просьбе больших авторских коллективов приходи-
лось Анатолию Аркадьевичу редактировать и многотом-
ные издания, такие, как «Очерки развития техники в
СССР», Собрание сочинений К. Э. Циолковского, «Очерки
истории техники в России». Труды научных чтений, по-
священных разработке научного наследия и развитию
12 См., например: Хрущов М. М., Беркович Е. С. Определение изно-
са деталей машин методом искусственных баз. М.: Изд-во АН
СССР, 1959; Черкудинов С. А. Синтез плоских шарнирно-рычаж-
ных механизмов. М.: Изд-во АН СССР, 1959; Хрущов М. М., Ба-
бичев М. А. Исследования изнашивания металлов. М.: Изд-во
АН СССР, 1960; Общие проблемы машиностроения: (Тр. I Моск,
конф, молодых ученых). М.: Наука, 1967; Анализ и синтез ме-
ханизмов. М.: Машиностроение, 1969.
306
Люди науки: жизнь и деятельность
идей К. Э. Циолковского. Особое место в деятельности
А. А. Благонравова занимали подготовка и редактирова-
ние книг «космической» тематики. Сфеди них такая ка-
питальная работа, как «Успехи СССР в исследовании ко-
смического пространства», сборник «Из истории ракетной
техники» и ряд других изданий.
Редакторская работа А. А. Благонравова нередко вы-
ходила далеко за рамки прямых обязанностей редактора
или рецензента. Для многих книг, монографий, сборников
научных работ он пишет предисловия, введения, вводные
статьи. Так, в 1962 г., когда издавался посвященный про-
фессору М. М. Хрущову сборник научных работ «Трение
и износ в машинах», он пишет вступительную статью
«Михаил Михайлович Хрущов. К 70-летию со дня рожде-
ния» 13. В том же году он подготовил большое предисло-
вие «К. Э. Циолковский как ученый» к книге избранных
трудов Константина Эдуардовича, вышедшей в издатель-
стве Академии наук СССР. Фундаментальный сборник
научных работ «Современные проблемы теории машин и
механизмов» (М.: Наука, 1965) открывается предислови-
ем А. А. Благонравова, в котором не только дается обзор
основных проблем теории машин, но ставится вопрос о
новом формулировании самого понятия «машины».
Интересные предисловия написаны Анатолием Аркадь-
евичем к сборнику «Азбука автоматики», выпущенному
в 1964 г. издательством «Молодая гвардия», и к книге
Г. Нагаева «Пионеры Вселенной» (1973). Когда в 1968 г.
выпускалась книга «Научные принципы и новые методы
испытаний материалов для узлов трения», А. А. Благо-
нравов совместно с академиком А. Ю. Ишлинским пред-
послали этой книге большую и обстоятельную вводную
статью, посвященную 60-летию со дня рождения и 40-ле-
тию творческой деятельности профессора Игоря Викторо-
вича Крагельского.
Таких примеров можно привести немало.
Нередко научные труды, которые редактировал Анато-
лий Аркадьевич, открываются не традиционным «предис-
ловием» или «введением», а «вступительным словом». Так
бывало в тех случаях, когда результаты всесоюзных или
региональных конференций, на которых председательст-
13 Впоследствии А. А. Благонравов посвятил памяти М. М. Хру-
щова вводную статью к книге «Новое в области испытаний на
микротвердость». М.: Наука, 1974. С. 3—9.
Научный руководитель, консультант, редактор
307
вовал А. А. Благонравов, обобщались в виде сборников
научных работ. Этим сборникам Анатолий Аркадьевич
предпосылал свой доклад или выступление на открытии
конференции. Вот, например, книга «Износ и износо-
стойкость. Антифрикционные материалы» (М.: Изд-во
АН СССР. 1960. Т. 1). Здесь обобщены итоги работы
3-й Всесоюзной конференции по трению и износу в ма-
шинах; открывает книгу большое выступление А. А. Бла-
гонравова. Он характеризует важность проблем трения,
износа и смазки, определяет задачи Всесоюзной конфе-
ренции и указывает те конкретные вопросы, которые сто-
ят перед наукой в области гидродинамической теории
смазки, износа, теории сухого и граничного трения, сма-
зочных материалов, фрикционных и антифрикционных
материалов.
Такое «вступительное слово» вполне заменяет предис-
ловие; оно дает полное представление о направлениях ра-
бот и характере научных исследований, результаты кото-
рых изложены в книге. Аналогичным вступительным сло-
вом открывалась книга, в которой были обобщены труды
совещания по вопросам теории трения и изнашивания 14.
В начале 70-х годов Институт машиноведения явился
инициатором двух представительных всесоюзных совеща-
ний по проблемам виброзащиты. Результаты совещаний
были отражены в научных сборниках, выпущенных в 1972
й 1974 гг. издательством «Наука». А. А. Благонравов
не редактировал эти книги (ответственным редактором
являлся профессор К. В. Фролов), но каждая из них от-
крывается его вступительным словом, в котором раскры-
вается значимость исследований, посвященных изучению
влияния вибраций машин на организм человека и мето-
дам создания эффективных средств виброзащиты15.
По общему мнению авторов многих изданий, Анатолий
Аркадьевич был тактичным п мудрым редактором. Де-
тально изучив рукопись, он не только готовил обстоя-
тельный отзыв, но и делал немало пометок на полях. Пи-
14 Развитие теории трения и изнашивания. М.: Изд-во АН СССР,
1957. С. 5-6.
15 См.: Влияние вибраций различных спектров на организм чело-
века и проблемы виброзащиты. М.: Наука, 1972; Влияние виб-
раций на организм человека и проблемы виброзащиты. М.: Нау-
ка, 1974. (Третий сборник по этой тематике вышел в свет
» g 1977 г., уже без участия Анатолия Аркадьевича.)
308
Люди науки: жизнь и деятельность
сал на полях карандашом и очень тактично. «Эту фразу
лучше выразить так...» «Может быть, исправить это ме-
сто, имея в виду...» «По-видимому, это лучше представить
так...» Таковы были формы изложения его замечаний. Он
всегда старался не обижать автора, не подавлять его
своим авторитетом, безапелляционностью мнений.
Видное место в многолетней редакторской деятельно-
сти А. А. Благонравова заняли подготовка и системати-
ческий выпуск журнала «Машиноведение». Не сразу по-
явился этот известный теперь научный журнал. Его вы-
ходу в свет предшествовала длительная предыстория.
Одно время считалось, что выпуск академического
журнала «Известия АН СССР. ОТН» (по разделу «Меха-
ника и машиностроение») обеспечивает публикацию всех
достаточно важных результатов научных работ в этой об-
ласти. Однако уже в конце 50-х годов обнаружилось, что
журнал не в состоянии выполнить эту задачу. Положе-
ние еще больше обострилось после прекращения деятель-
ности Отделения технических наук: «Известия» оказались
словно бы беспризорным изданием.
В этот период Анатолий Аркадьевич начал энергично
добиваться создания всесоюзного научного журнала, по-
священного не проблемам машиностроения в целом,
а главным образом вопросам теории, т. е. науке о маши-
нах. И такой журнал в 1965 г. был создан; он получил
название «Машиноведение». Первым главным редактором
журнала стал академик А. А. Благонравов.
Какие задачи возлагались на новое научное издание?
Журнал призван был отражать и пропагандировать пере-
довые достижения в области науки о машинах, способст-
вовать использованию законченных разработок в практи-
ке машиностроения, поднимать общий уровень исследова-
ний в основных направлениях теории и практики маши-
новедения.
Серьезное значение придавал Анатолий Аркадьевич
тематике нового журнала. Эти вопросы неоднократно об-
суждались еще до выхода в свет первого номера «Маши-
новедения». Обмен мнениями в ИМАШ и других научных
организациях позволил определить такие направления
тематики журнала: динамика машин, анализ и синтез
механизмов, теория передач, методы использования вычи
слительной техники при проектировании машин и меха-
ниемов? точность и надежность в машиностроении^ тренда
Научный руководитель, консультант, редактор
309
и износ в машинах. Впоследствии в журнале начали пу-
бликоваться результаты исследований по таким новым
направлениям машиноведения, как робототехника, биоме-
ханика систем человек—машина, адаптивное управление,
автоматизация умственного труда и научных исследова-
ний в машиностроении, разработка принципов оптимиза-
ции структуры и параметров машин.
Немало сделал Анатолий Аркадьевич для привлечения
к работе в редакционной коллегии ведущих ученых в об-
ласти науки о машинах. Большинство авторов, рецензен-
тов, членов редколлегии «Машиноведения» составили на-
учные сотрудники ИМАШ и других НИИ и вузов. С пер-
вых же номеров начали активно сотрудничать в журнале
академики И. И. Артоболевский, Н. Г. Бруевич, Ю. Н. Ра-
ботнов, В. И. Дикушин, С. В. Сервисен. Интересные пу-
бликации для журнала подготовили видные исследовате-
ли-машиноведы.
За годы издания журнал «Машиноведение» приобрел
высокую научную репутацию; он стал авторитетным орга-
ном советских ученых-машиноведов. И в этом большая
заслуга многолетнего главного редактора журнала акаде-
мика А. А. Благонравова.
В ноябре 1974 г. Анатолий Аркадьевич провел послед-
нее заседание редакционной коллегии и подписал к печа-
ти очередной номер журнала. На этом его редакторская
деятельность оборвалась... В третьем номере «Машинове-
дения» за 1975 г. имя создателя журнала и его главного
редактора появилось в траурной рамке. Анатолию Ар-
кадьевичу журнал посвятил прощальный некролог «Па-
мяти выдающегося ученого».
IV.
НАУЧНЫЙ ЦЕНТР
СОВЕТСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
ЭТАПЫ ПОЛУВЕКОВОЙ БИОГРАФИИ
(к 50-летию Института машиноведения
им/А. А. Благонравова АН СССР) 1
В наше время пятидесятилетие считают в науке довольно мо-
лодым и в то же время вполне зрелым возрастом. И это, пожа-
луй, так, когда речь идет о биографии и научной деятельности
отдельного ученого, конструктора, специалиста. Но если гово-
рить о полувековом пути крупного научного учреждения, о его
работе от «рождения» до наши дней, то тут возрастной крите
рий становится несколько иным. Для научно-исследовательско
го института пятьдесят лет - возраст весьма солидный и ответ
ственный; с ним связаны многие сложные этапы развития, ста
новление новых исследовательских направлений, формирование
научных школ, смена поколений ученых.
На протяжении многих лет Институт машиноведения
им. А. А. Благонравова АН СССР был и остается крупным и
авторитетным центром научно-технических исследований. Пя
тидесятилетний путь в науке, естественно, не может быть про
стым, без трудностей и противоречий. Познание этого пути тре
бует специального и весьма глубокого изучения. Оно может
быть не только интересным, но и достаточно поучительным
Цель публикуемой статьи - осветить главные этапы научноii
«биографии» института, показать, что и как сделано его кол
лективом в развитии и практике советского машиноведения.
Общепризнана роль машиностроения как ведущей от
расли материального производства, ключевого направле
ния научно-технического прогресса. В современный по
риод машиностроение — одна из фундаментальных основ
народного хозяйства, его главная техническая база. Дм
иамичное развитие и качественное совершенствование
техники и технологии, освоение новых видов промышлеи
пых изделий, механизация и автоматизация производст
венных процессов в народном хозяйстве — все это осуще
ствляется на основе развития многоотраслевого машине
строительного производства.
1 Вести, машиностроения, 1988, № 10, С, 69-74,
&тапы полувековой биографии,
314
Научные основы машиностроения, обеспечивающие
высокий технический и производственный потенциал, со-
здаются машиноведением — наукой о машинах. Объеди-
няя широкий комплекс глубоких и всесторонних исследо-
ваний в различных областях машинного производства,
современное машиноведение создает надежную базу рас-
чета, проектирования, изготовления и эксплуатации но-
вых машин и оборудования. Подобно тому как от про-
гресса машиностроения зависит уровень развития всего
народного хозяйства, так и от прогресса машиноведения
зависит качественный уровень самого машиностроения,
его научно-технический арсенал.
С первых лет своего становления и развития Совет-
ское государство, придавая большое значение развитию
науки, направляло настойчивые усилия на создание ши-
рокой сети научных учреждений, подготовку научных
кадров, всемерное развитие Академии наук, повышение
ее научно-технического потенциала. В целях обеспече-
ния научных основ реконструкции производства и освое-
ния новой техники в ЗО-е годы в составе АН СССР со-
здается Отделение технических наук (ОТН), которое
объединило крупнейших ученых в области механики, ма-
шиностроения, энергетики, металлургии, горного дела.
Видную роль в создании и дальнейшем развитии ОТН
Сыграли академики Г. М. Кржижановский, А. Н. Крылов,
С. А. Чаплыгин, Е. А. Чудаков, А. А. Скочинский,
В. С. Кулебакин, А. А. Благонравов, И. И. Артоболев-
ский, Б. Г. Галеркин, И. П. Бардин, А. А. Байков,
Б. Е. Веденеев, А. А. Чернышев и многие другие. Социа-
листическая экономика, наука, техника получили в лице
ОТН «мозговой центр», который со временем стал орга-
низатором и координатором научных исследований по
основным направлениям научно-технического прогресса.
Признанным центром советского машиноведения, родо-
начальником многих научных направлений, создателем
крупных научных школ и воспитателем кадров ученых-
машиноведов стал созданный в 1938 г. в составе ОТН
Институт машиноведения, которому впоследствии было
Присвоено имя академика А. А. Благонравова. Организо-
ванный на базе Комиссии машиноведения, входившей
ранее в состав ОТН, ИМАШ стал головным институтом
общемашиностроительного профиля, решающим научные
проблемы, важные для всех отраслей машиностроения.
312
Научный центр советского машиностроения
Здание Института машиноведения АН СССР по ул. Грибоедова, 4
Со времени своего возникновения он занял видное место
среди крупнейших научных учреждений страны.
Создание в системе АН СССР научно-исследователь-
ского института машиноведения явилось важной вехой в
истории отечественной науки. Впервые в стране появился
научный центр, призванный решать актуальные теорети
ческие и практические вопросы машинного производства.
Таких вопросов возникало немало уже с первых лет раз
вития советской промышленности, и сложность их по
стоянно возрастала.
Известно, что в период второй и третьей пятилеток
значительно возросли роль и значение советской науки,
изменились целевые установки научных исследовании.
Индустриализация страны, быстрый рост промышленного
производства ставили на повестку дня задачи первооче
редкого развития технических наук, широкого внедрения
научных достижений в практику народного хозяйства.
Организация Института машиноведения была вызвана
прямой необходимостью разработки научных основ маши
построения, развитие которого требовало создания машин
оригинальных отечественных конструкций и сокращения
импорта зарубежной техники.
Не случайным явилось создание Института машино
Этапы полувековой биографии
313
ведения именно в системе АН СССР. В годы первых пяти-
леток сеть отраслевых научно-исследовательских и про-
ектных институтов по основным, ведущим отраслям ма-
шиностроения была уже довольно широкой. Однако эти
впервые организованные институты были нередко весьма
слабыми в научном отношении; решаемые ими задачи
являлись, как правило, узкоотраслевыми, не определяв-
шими общую научно-техническую политику в машино-
строении. Немало исследований дублировалось, межотрас-
левая координация практически отсутствовала. Назрела
задача создания в стране компетентной общеотраслевой
научной организации, которая могла бы решать важней-
шие теоретические и практические проблемы для всего
машиностроения в целом. Такой научной организацией
мог явиться крупный академический институт.
Основными направлениями деятельности ИМАШ
должны были стать, по предложению ОТН, четыре наи-
более важные для машиностроения проблемы: теория ме-
ханизмов и машин, трение и износ машин и их деталей,
динамическая прочность деталей машин, обработка ме-
таллов резанием.
После утверждения президиумом АН СССР про-
граммного задания на создание Института машиноведе-
ния Общее собрание АН СССР приняло соответствующее
постановление, а Отделение технических наук издало рас-
поряжение об организации с 13 ноября 1938 г. на базе
существовавшей Комиссии машиноведения академическо-
го Института машиноведения. Эта дата стала официаль-
ным днем образования ИМАШ', началом его многолетней
плодотворной деятельности. Ведущий научный и органи-
зационный центр советского машиноведения вошел в со-
став основных исследовательских организаций страны.
Сразу же после организации специалисты ИМАШ
приступили к разработке фундаментальных научных про-
блем, измевших межотраслевое значение для основных
отраслей машиностроения. В числе этих проблем — тео-
рия машин и механизмов, вопросы прочности материалов
и конструкций, теория трения и износостойкости деталей
И узлов машин, технология механической обработки ме-
таллов. Небольшой на первых порах коллектив институ-
та с настойчивостью и энтузиазмом принялся за работу.
Пыли поставлены различные экспериментальные исследо-
вания и испытания, совершенствовалось имеющееся обо-
314
Научный центр советского машиностроения
Приборы для измерения крутильных колебаний и мощности авиа
мотора в полете {вверху - образец замера, внизу слева - торсио
граф, справа - крутильный деформометр)
рудование, создавались новые механизмы, аппараты, при
боры. Началась подготовка атласов и пособий для коп
структоров и инженеров-механиков, различных типовых
расчетов, стандартов, нормативов и параллельно с этим
статей и монографий по проблемам машиностроения.
В предвоенном 1940 г. в составе 63 штатных сотруд
ников ИМАШ работали 24 специалиста с учеными сто
пенями и званиями, в том числе один академик (им был
первый директор института Е. А. Чудаков), два члена
корреспондента АН СССР? три доктора наук, девять про
ЭтапЪъ полувековой биографий
§15
фессоров. В этот период в структуре института имелось
пять научных отделов: теории машин и механизмов, кон-
струирования и расчета машин, теории трения и износа,
холодной обработки металлов, точных измерений и прибо-
ров. Задачи отделов соответствовали основным направ-
лениям работы института, утвержденным Академией
паук СССР. Проведенные уже в первые годы исследова-
ния были использованы в практике работы предприятий
станкостроения и автомобилестроения, энергетической,
транспортной и других отраслей машиностроения страны.
В период Великой Отечественной войны Институт ма-
шиноведения по заданиям оборонных наркоматов вел ра-
боты, связанные с совершенствованием новой авиацион-
ной техники и повышением эффективности и надежности
автоматического и стрелкового вооружения. Результаты
316
Научный центр советского Машиностроения
&тих работ получили в 1945 г. высокую оценку Народного
Комиссариата обороны. В этот период связь ИМАШ с
военными предприятиями осуществлялась по нескольким
направлениям.
Проводились исследования по заданиям заводов как
непосредственно в институте, так и под руководством
научных сотрудников на заводах; осуществлялись кон-
сультации ряда научно-технических разработок и экспе-
риментов, выполнявшихся в КБ и на предприятиях; про-
водились квалифицированные экспертизы по заданиям
военных заводов и организаций.
Многое из того, что сделал в военные годы коллектив
Института машиноведения для укрепления обороноспо-
собности страны, для непосредственной помощи фропту,
для приближения победы советского народа, нашло отра-
жение в постановлении президиума АН СССР от 18 ян-
варя 1945 г. В этом постановлении отмечено, что в
период Великой Отечественной войны Институт машино-
ведения выполнил важные работы, способствовавшие уве-
личению выпуска оборонной продукции и улучшению ка-
чества изделий военных заводов; этим же постановле-
нием была объявлена благодарность ряду ученых и со-
трудников ИМАШ, внесших наибольший вклад в помощь
фронту.
Не прекращались в годы войны работы по крупным
теоретическим и экспериментальным проблемам, имев-
шим большое научное значение; в их числе разработка
общей теории точности механизмов, исследования проч
ности деталей, работающих при повторном ударе с огра-
ниченной живучестью, и др. Созданные в институте раз
личные типы аппаратуры и методы исследований, так же
как и полученные результаты, были в 40-х годах успеш-
но применены и освоены в ведущих НИИ и КБ различ-
ных отраслей промышленности.
Осуществленная в послевоенные годы перестройка
привела к значительному расширению научных работ ин-
ститута. Намного вырос его коллектив. С конца 40-х го
дов интенсифицировались исследования и проектирова
ние машин-автоматов и автоматических линий.
Вопросы теории машин-автоматов, результаты изуче
ния их характерных механизмов — кулачковых, гидрав-
лических, пневматических, гидропневматических — нашли
отражение в целом ряде работ института, в частности в
Этапы полувековой биографии
317
двухтомной монографии «Методы анализа машин-автома-
тов»,
Заметное развитие в этот период получают вопросы
структуры и классификации механизмов, используемых в
различных машинах и оборудовании. Созданная советски-
ми машиноведами строгая научная классификация позво-
лила систематизировать и во многом оптимизировать
проектирование многочисленных механизмов и машин.
В 1947—1951 гг. издается капитальный четырехтомный
справочник «Механизмы», который явился наиболее под-
робным и систематизированным трудом такого рода в ми-
ровой литературе; в нем нашли отражение более
4000 различных видов механизмов, используемых во всех
отраслях техники.
Широкую известность и повсеместное применение в
деятельности конструкторских бюро, научных институтов
и высших учебных заведений получил первый в стране
Энциклопедический справочник «Машиностроение» в
15 томах. Инициатором и организатором этого издания
был Институт машиноведения.
Большой удельный вес в работах института, осуще-
ствленных в 40—50-е годы, заняли исследования по про-
блемам трения и износа в машинах. Они были направле-
ны на выявление закономерностей изнашивания материа-
лов, изучение метрологии качества поверхности деталей
машин, создание новых антифрикционных материалов,
развитие теории трения. Две выполненные в институте
работы в этой области были удостоены Государственных
премий СССР. В течение многих лет ИМАШ являлся ве-
дущей в СССР организацией по проблеме качества обра-
ботанных поверхностей (до передачи этих вопросов в
ведение Госстандарта СССР). Институтом был создан
Государственный стандарт по качеству обработки —
«Шероховатость поверхности», действовавший более 15 лет
во всех отраслях машиностроения.
Одно из ведущих направлений деятельности институ-
та в эти годы — систематическое изучение проблем проч-
ности материалов и конструкций. Усилилась разработка
общих научных вопросов прочности машин, методов и
средств измерений, расчетов и испытаний на прочность,
применяемых в основных отраслях машиностроения. За
научные достижения в этой области пять исследователь-
ских работ по проблемам прочности, выполненных со-
318
Научный центр советское^ мйшинйстрдёнйЗ
трудниками института и внедренных в производство,
были удостоены Государственных премий СССР.
Исследовательские работы по теории точности, кото-
рые долгие годы возглавлял академик Н. Г. Бруевич,
стали научной основой многих последующих разработок
в области взаимозаменяемости, унификации, стандартиза-
ции и технических измерений в машиностроении. Резуль-
таты работы в области теории точности получили дейст-
венное практическое использование в станкостроении,
подшипниковой промышленности, точном машинострое-
нии и приборостроении.
После проведенной в начале 60-х годов реорганиза-
ции АН СССР Институт машиноведения был передан в
систему Государственного комитета по автоматизации
и машиностроению, а после его преобразования — в Ми-
нистерство станкостроительной и инструментальной про-
мышленности СССР. В этот период он именовался Госу-
дарственным научно-исследовательским институтом ма-
шиноведения (ГосНИИМАШ).
Главные усилия коллектива института в период
60-х годов сосредоточились на решении актуальных про-
блем машиноведения, выдвинутых бурно развивавшимся
в эти годы машиностроением.
Основными среди них были проблемы теории машин
и механизмов, включая испытания машин-автоматов и
автоматических линий, методы расчета деталей машин на
прочность, вибрацию, трение и изнашивание, проблемы
теории точности. Выполненные научные разработки полу-
чили широкое практическое применение при проектиро-
вании, изготовлении и эксплуатации машин различного
производственного назначения.
Целый ряд научных работ, осуществленных специа-
листами ИМАШ в этот период, имел приоритетное значе-
ние. Так, цикл исследований, связанных с созданием л
внедрением в машиностроение импульсного шагового при-
вода, был удостоен в 1967 г. Государственной пре-
мии СССР. Шаговые системы и шаговые двигатели на-
шли применение для управления самыми различными
станками и технологическими процессами. Глубокому
изучению в институте подвергся процесс избирательного
переноса (так называемый эффект безызносности), позво
ливший повысить во много раз износостойкость ряда со
членений в машинах. Явление избирательного переноса
Этапы полувековой биографии
319
зарегистрировано в Государственном реестре научных от-
крытий СССР; этот метод получил эффективное примене-
ние в авиационной и ряде других отраслей техники.
Была внедрена в практику и получила международ-
ное признание разработанная институтом система био-
электрического управления механизмами и устройствами.
В 1970 г. работы по биоэлектрическим системам управ-
ления удостоены Государственной премии СССР. В даль-
нейшем Институт машиноведения становится одной из
ведущих организаций по исследованию и разработке био-
технических проблем, по изучению ряда основных теоре-
тических и практических аспектов комплексных систем
человек—машина.
Для решения поставленных практикой сложных задач
в тяжелом и энергетическом машиностроении институтом
было разработано моделирование упругих температурных
напряжений (путем «замораживания» в оптических мо-
делях «свободных» температурных расширений и «размо-
раживания» полной модели). Этот метод был применен
при исследованиях конструкции корпусов ядерных реак-
торов в связи с оценками их прочности и допустимых
тепловых режимов работы. В целях изучения напряже-
ний на натурных деталях при упругих и пластических
деформациях были разработаны составы и приборы для
измерения в оптически чувствительных покрытиях. Это
Позволило изучить напряженные состояния в мощных
Штамповочных прессах, роторах турбогенераторов и в
других типах энергооборудования.
’ Разработанные в ИМАШ методики, аппаратура и спо-
собы исследования напряжений и деформаций в деталях
и узлах машин получили разностороннее применение в
промышленном производстве. Достигнутые в этом направ-
лении результаты позволили осуществить в эксплуата-
ционных условиях исследования усилий, деформаций и
жесткости в ряде уникальных машин и конструкций, со-
зданных советским машиностроением (гидротурбины
Днепровской, Цимлянской, Куйбышевской ГЭС, барабаны
Котлов высокого давления ТЭЦ Мосэнерго; конструкции
ядерных реакторов Нововоронежской АЭС, Рейнсберг-
ской АЭС в ГДР, реакторов азвода «Шкода» в ЧССР
и др.).
В период 70-х годов в работах ИМАШ формируется
ряд новых направлений? связанных с развитием исследо-
320
Научный центр советского машиностроения
ваний в области систем человек—машина, вибрационной
техники и технологии, акустической динамики машин,
создания промышленных роботов и манипуляторов, тео-
рии надежности, автоматизации умственного труда и др.
Исследования по проблемам прочности и пластичности
представляют ценный вклад как в теоретическом, позна-
вательном, так и в прикладном плане. Результаты науч-
ных исследований в области прочности широко внедря-
лись в практику расчета и проектирования новых машин,
причем не только в машиностроении СССР, но и в про-
мышленности других стран.
Значительные достижения и результаты были получе-
ны в одном из новых направлений современного машино-
ведения — акустической динамике машин. Крупные рабо-
ты в этой области исследований, успешно использованные
в практике советского судостроения и двигателестроения,
были удостоены двух Государственных премий СССР.
Научный уровень и практическая эффективность ис-
следований в области триботехники (науки о трении
и износостойкости машин) во многом определяются тео-
ретическими и экспериментальными работами ИМАШ в
этом направлении. Осуществленные в ИМАШ исследова-
ния имеют фундаментальную основу, созданную за годы
его существования научными школами видных иссле-
дователей в области триботехники. Работы ученых инсти-
тута и созданная ими в Советском Союзе научная школа
в области трения, износа и смазки получили международ-
ное признание. Одним из примеров успешного использо-
вания этих достижений явилось создание узлов трения в
таком ответственном космическом аппарате, как «Луно-
ход».
Большая группа ученых ИМАШ за работы в этой
области техники была удостоена орденов и медалей СССР.
Институт машиноведения выступил в 70-х годах как
ведущая организация в области основных направлений
науки о машинах. Его деятельность в этот период полу-
чила такую основную направленность:
— установление новых физических явлений и законо-
мерностей, использование которых эффективно при совер-
шенствовании машин и механизмов и принципиально
важно при создании машин новых поколений;
— разработка, создание и использование в производ
стве средств, методов и руководящих материалов по со
Этапы полувековой биографии
321
вершенствованию конструкций машин и механизмов, из-
готовлению и применению новых материалов, направлен-
ных на создание машин будущего с новыми, форсирован-
ными рабочими параметрами и принципиально новыми
качественными характеристиками;
— разработка общих методов анализа и синтеза и ис-
следование динамики плоских пространственных механиз-
мов и машин-автоматов с широким использованием ЭВМ;
— создание, усовершенствование и внедрение в на-
родное хозяйство экспериментальных методов и средств
исследований, измерений и испытаний;
— создание серий Государственных стандартов и ру-
ководящих материалов на новые средства измерений и
испытаний параметров машин и их конструкций, на до-
пустимые нормы вибраций и шума при эксплуатации
машин.
В качестве примеров результативности исследований
института в этих направлениях можно привести следую-
щие работы. В области исследований по теории машин
и механизмов впервые создана общая система «походок»
шагающих устройств, что весьма важно для проектирова-
ния уникальных машин шагающего типа, а также различ-
ных робототехнических систем и устройств. В результате
проведенных теоретико-экспериментальных исследований
разработаны принципы и созданы основы проектирования
механизмов, машин и агрегатов в малошумном исполне-
нии. Впервые сформулированы задачи виброзащиты чело-
века-оператора и решен ряд важных вопросов по динами-
ке систем человек—машина, что особенно существенно
для оптимизации экологических условий работы людей в
высокоинтенсивном современном производстве.
В научном направлении прочности машиностроитель-
ных материалов и конструкций разработаны общие во-
просы механики деформирования и разрушения как осно-
вы конструирования машин и аппаратов с повышенными
рабочими параметрами.
В машиностроении внедрены межотраслевые нормы
расчетов па прочность для особо ответственного и круп-
ного энергетического оборудования. Институт машинове-
дения осуществляет координацию научных исследований
среди стран Восточной Европы по вопросам оценки проч-
ности и повышения надежности материалов при их при-
менении в машиностроительных конструкциях.
11 К. В. Фролов
322
Научный, центр советского машин о а рн+цнп
Важной сферой деятельности института во все перио-
ды его работы являлось создание многочисленных средств
экспериментальной техники. В ИМАШ были спроектиро-
ваны и созданы, а затем по его разработкам осуществлен
серийный выпуск целого ряда средств испытаний, изме-
рений и контроля для различных отраслей народного
хозяйства.
В 1980 г. Институт машиноведения (которому было
присвоено имя академика А. А. Благонравова) был воз-
вращен из Мипстапкопрома СССР в систему Академии
паук СССР. Период 80-х годов характерен новыми науч-
ными разработками, получившими высокую государствен-
ную оценку и нашедшими эффективное применение в
производстве. Так, цикл исследований по созданию мето-
дов расчета конструкций из композиционных материалов
удостоен в 1985 г. Государственной премии СССР. Четы-
ре работы института, реализованные на предприятиях,
в НИИ и КБ машиностроительной промышленности, на-
граждены премиями Совета Министров СССР. В числе
удостоенных этих премий — работа по созданию научных
основ расчета и повышению прочности энергооборудова-
ния по критериям трещиностойкости (1983 г.), крупная
исследовательская и прикладная работа «Металлофторо-
пластовые подшипники» (1984 г.) и др.
Для объектов атомной энергетики совместно с органи-
зациями энергетического машиностроения выполнены рас-
четные и модельные исследования напряженно-деформи-
рованных состояний и термомеханической нагруженности
серийных ядерных реакторов ВВЭР-1000 и новых проек
тируемых реакторов мощностью 1500 МВт, специальных
энергоустановок и реакторов на быстрых нейтронах. Раз
работай комплекс мероприятий по обеспечению триболо
гической надежности ядерных высокотемпературных газо
вых реакторов (ВТГР), включающий создание расчетных
методов по оценке ресурса (по критериям износа) основ
иых элементов реактора и типовых узлов трения, а так
же методов обеспечения работоспособности узлов трения
в экстремальных условиях (магнитно-порошковый метод
смазки, износостойкие твердые покрытия). Ведутся рабо
ты совместно с рядом НИИ применительно к принци
пиально новым в отечественном машиностроении техно-
логическим газовым реакторам мощностью до 400 МВт
Нельзя не отметить разработку научных основ акусти
Этапы полувековой биографии 323
ческого проектирования сложных машин и систем машин
с учетом их взаимодействия между собой и с окружаю-
щей средой. Предложенные методы и рекомендации по
акустическому проектированию нашли практическое при-
менение при создании важных образцов новой техники.
Разработаны принципы, методы и средства виброакусти-
ческой диагностики технического состояния машин, на-
правленные на повышение их надежности.
На основе проведенных в ИМАШ исследований раз-
работаны современные методы и автоматизированные
стенды для экспериментального изучения систем чело-
век-машина. Созданы новые подходы для применения
компьютерной томографии, лазерной техники и других
достижений научного приборостроения в биомеханике
и эргономике систем человек—машина, разработаны но-
вые средства и приборы для интенсификации деятель-
ности человека-оператора и профилактики различных па-
тологических отклонений у персонала, обслуживающего
Технику.
Основой успешного решения сложных научных про-
блем современного машиностроения служит научный по-
тенциал Института машиноведения, большой и квалифи-
цированный коллектив научных работников и специалис-
тов. Со времени создания ИМАШ в нем работали многие
видные ученые, обогатившие своими трудами отечествен-
ную и мировую науку. Первым директором института
(1938—1952 гг.) был известный советский машиновед, со-
здатель научных основ отечественного автомобилестрое-
ния, вице-президент АН СССР, дважды лауреат Государ-
ственной премии СССР, академик Е. А. Чудаков. В даль-
нейшем институтом руководил крупный специалист в
области машиноведения, автоматизации и оборонной тех-
ники, дважды Герой Социалистического Труда, лауреат
Ленинской премии и Государственных премий СССР, ака-
демик А. А. Благонравов. Возглавляя Институт машино-
ведения более 20 лет (1954—1975 гг.), академик
А. А. Благонравов являлся председателем совета «Интер-
космос» и постоянным представителем СССР в Комите-
те ООН по мирному исследованию и использованию кос-
мического пространства. С 1976 г. Институт возглавляет
академик К. В. Фролов, вице-президент АН СССР.
В течение многих лет сотрудниками ИМАШ были
такие крупные ученые и специалисты, как Герой Социа-
11*
324
Научный центр советского машиностроения
листического Труда, член Президиума Верховного Сове-
та СССР академик И. И. Артоболевский, академик
И. Г. Бруевич, вице-президент Международного конгрес-
са по механике разрушении академик Ю. Н. Работнов.
В ИМАШ работали такие известные ученые, как акаде-
мики А. А. Бовчар, В. И. Дикушин, А. А. Микулин,
В. П. Никитин, Н. И. Рыкалин, Б. С. Стечкин, А. И. Це-
ликов, члены-корреспонденты АН СССР Н. С. Акулов,
В. К. Аркадьев, Д. П. Великанов, Н. Н. Давиденко,
В. В. Добровольский, Н. Н. Ковалев, И. А. Одинг,
Е. П. Попов, К. К. Хренов, академики республиканских
академий наук В. А. Белый, В. О. Кононенко, С. В. Се-
рвисен и др.
В настоящее время в институте трудятся два академи-
ка и три члена-корреспондента АН СССР, более шести-
десяти докторов и свыше двухсот кандидатов наук. Сре-
ди них 15 человек удостоены почетного звания «Заслу-
женный деятель науки и техники РСФСР», 25 научных
сотрудников— лауреаты Государственных премий СССР
и премий Совета Министров СССР. Квалифицированный
кадровый состав и высокий научный уровень проводимых
исследований позволяют коллективу института не только
решать узловые проблемы научного прогресса в машино-
строении, но и проводить многие важные мероприятия,
развивать научные связи в области машиноведения как
внутри страны, так и за рубежом.
Институт машиноведения в 1965 г. выступил инициа
тором создания Международной федерации по теории ма
шин и механизмов (ИФТОММ), которая ныне объеди
няет ученых и специалистов свыше 30 стран. Известныii
советский ученый, заведующий отделом института акаде
мик И. А. Артоболевский в течение шести лет являлся
президентом этой Международной федерации. Ведущие
ученые института возглавляли ряд постоянных комитетов
ИФТОММ, выступали с научными докладами на всех
семи Международных конгрессах федерации. Активные
научные связи институт поддерживает ныне с учеными
Великобритании, Венгрии, Индии, Италии, Канады, Поль
ши, СИТА, Франции, ФРГ, Чехословакии, Швеции, Япо
нии и других стран. Ученые ИМАШ удостоены почетных
наград международных научных федераций, избраны чле
нами зарубежных академий наук, почетными докторами
иностранных университетов.
Этапы полувековой биографии
325
Важной сферой деятельности института является ор-
ганизация, подготовка и созыв представительных науч-
ных форумов. Так, ИМАШ был организатором семи все-
союзных научных конференций и двух всесоюзных съез-
дов по теории машин и механизмов, в которых приняли
участие многие сотни ученых и специалистов НИИ и КБ,
профессора и преподаватели вузов, ведущие и нженеры
машиностроительных предприятий.
Регулярными стали многочисленные конференции, со-
вещания и симпозиумы по проблемам трения и износа в
машинах, теории точности и надежности, прочности ма-
шиностроительных материалов и конструкций, вибрациям
и виброзащите, теории и принципам работы промышлен-
ных роботов и манипуляторов. При институте 40 лет
назад был создан постоянно действующий научный Семи-
нар по основным проблемам теории машин и механиз-
мов; филиалы этого семинара работают в 18 крупных
городах Советского Союза: Ленинграде, Киеве, Харькове,
Свердловске, Тбилиси, Днепропетровске, Ташкенте и др.
Еще одна область деятельности Института машинове-
дения — подготовка и издание научных публикаций, про-
паганда научно-технических достижений в стране и за
рубежом. Учеными ИМАШ за годы его существования
опубликовано свыше 15 тыс. научных работ, в том числе
многие десятки крупных монографий, немалая часть кото-
рых переведена на иностранные языки. Работы института
экспонируются на ВДНХ СССР, ряд научных исследова-
ний и разработок удостоен золотых и серебряных меда-
лей ВНДХ. Сотрудниками института подготовлено и осу-
ществлено издание фундаментального семитомного спра-
вочника «Механизмы в современной технике». Совместно
с рядом НИИ и вузов издан шеститомный научный спра-
вочник «Вибрации в технике». С 1983 г. осуществляется
издание крупной серии книг «Основы проектирования ма-
шин» в 25 томах. В этой серии уже опубликованы такие
монографии, как «Расчеты деталей машин и конструк-
ции на прочность и долговечность», «Методы совершен-
ствования машин и современные проблемы машиноведе-
ния». «Кинематика, динамика и точность механизмов»,
«Узлы трения машин» и др. Ведется активная подготовка
К изданию многотомного Энциклопедического справочни-
ка «Машиностроение», предназначенного для ученых и
специалистов НИИ и КБ, руководителей предприятий и
326
Научный центр советского мйиьино ст рвения,
организаций, ведущих конструкторов и технологов всех
отраслей машиностроительной промышленности.
Наряду с широкой публикацией монографий по основ-
ным проблемам машиноведения и выпуском крупных
научно-справочных работ ИМАШ осуществляет подготов-
ку систематических научных изданий по теоретическим и
экспериментальным проблемам машиностроения. Свыше
40 лет регулярно издается сборник «Механика машин»,
более 20 лет выпускается журнал «Машиноведение».
В последние годы ИМАШ стал головной организаци-
ей по изданию международного научного сборника «Про-
блемы машиностроения и автоматизации». За шесть лет
(1982—1988 гг.) выпущено более 20 таких международ-
ных сборников, которые являются основным научно-ин-
формационным изданием по машиностроению в странах-
членах СЭВ.
В настоящее время в связи с возросшими требования-
ми ускорения научно-технического прогресса перед Ин-
ститутом машиноведения встали новые научные и прак-
тические задачи. Значительно возрастают масштаб и
диапазон решаемых проблем, намного расширяются гео
графические рамки деятельности института. Устанавли-
ваются деловые контакты со многими научными и произ
Бедственными организациями. В различных регионах
страны — Ленинграде, Свердловске, Саратове, Куйбыше
ве, Горьком — созданы и начали функционировать фп
лиалы института. Они призваны наряду с проведением
научных исследований способствовать широкому внедре
нию достижений науки в практику проектирования, изго
товления и эксплуатации высоконадежных и эффектив
ных машин, приборов и аппаратуры.
Так, в производственном объединении «Горьковский
автомобильный завод» организованы отраслевые проблем
ные лаборатории, входящие в состав филиала института
в г. Горьком,— лаборатория упрочняющих процессов в
массовом машиностроительном производстве и лаборато
рия виброакустики автомобилей. Перед ними поставлю
пы задачи разработки и внедрения в массовое произвол
ство новых методов обеспечения надежности и долговеч
пости автомобильной техники. В составе Уральского фп
лиала Института машиноведения в г. Свердловске созда
ны две базовые лаборатории на крупных промышленных
предприятиях: одна — по надежности и ресурсу машин в
Этапы полувековой биографии
327
Посол США в СССР Дж. Ф. Матлок
в Институте машиноведения
ПО «Уралмаш», вторая — лаборатория мембранных тех-
нологий в ПО «Уралхиммаш». Основным направлением
деятельности лаборатории на «Уралмаше» является ре-
шение научно-практических задач обеспечения надежно-
сти, ресурса и ремонтопригодности продукции тяжелого
машиностроения, а в лаборатории на «Уралхиммаше» —
создание мембранных аппаратов и модульных блоков для
получения особо чистого водорода. В составе филиала
института в г. Ленинграде создается лабораторная база
па Ижорском и других машиностроительных заводах.
С 1986 г. Институт машиноведения им. А. А. Благо-
нравова АН СССР является головной организацией меж-
отраслевого научно-технического комплекса «Надежность
машин».
Основные функции МНТК «Надежность машин» —
разработка современных методов оптимального проекти-
рования машин и оборудования на базе системных иссле-
дований и испытаний их основных элементов, опреде-
ляющих ресурс и надежность; создание и внедрение в
Производство эффективных систем контроля машин и
328
Научный центр советского машиностроения
конструкций, подвергаемых воздействиям высоких меха-
нических напряжений, вибраций, температур, повышен-
ному износу и коррозии. Одновременно МНТК создает и
организует производство диагностических средств, машин
п приборов, а также датчиков, первичных преобразовате-
лей и других комплектующих элементов для диагностиче-
ской и испытательной техники общепромышленного при-
менения; разрабатывает необходимые научно-технические
документы, регламентирующие требования и методы
обеспечения высокого ресурса и надежности машин и
конструкций. В задачи МНТК входит также организация
целевой переподготовки инженерных кадров и повыше-
ния квалификации специалистов в области расчетов,
диагностики и контроля машин и конструкций.
В состав МНТК «Надежность машин» входят научно-
исследовательские институты и организации, конструк-
торские бюро, научно-производственные и производствен-
ные объединения ряда союзных министерств, Госстандар-
та СССР, ЛН СССР и академий паук союзных республик.
Создание такого крупного научно-технического комплек-
са — дело новое, не имеющее прецедента. Естественны и
сложности стартового периода.
В процессе деятельности МНТК в условиях радикаль-
ной экономической реформы возникает немало трудных,
ранее не встречавшихся научных, организационных п
производственных проблем. Их решение требует постоян-
ных, настойчивых и, главное, скоординированных усилии
как Института машиноведения, так и всех входящих в
состав МНТК организаций. Работа комплекса началась;
она должна становиться все более продуктивной для нау
ки и производства.
Актуальные задачи повышения эффективности науч
пых исследований, настоятельные требования ускорения
научно-технического прогресса в машиностроении выдвн
гают перед коллективом Института машиноведения широ
кий комплекс новых проблем. Решить их не просто. До
сих пор отстает от планов развития института строп
тельство новых корпусов, оснащение их необходимым обо
рудованием. Слабо удовлетворяются потребности науч
пых лабораторий в современной вычислительной технике.
Отстает от требований времени экспериментальная база,
нуждающаяся в серьезной модернизации. Известная дне
пропорция сложилась в кадровом составе — традициип
Цитадель технических наук
323
ные направления исследований лучше обеспечены квали-
фицированными кадрами, чем некоторые новые научные
направления.
В институте идет поиск наиболее эффективных
средств, методов и форм проведения исследовательских
работ с целью интенсификации научной деятельности,
всемерного повышения реального вклада теоретических и
прикладных разработок в практику машиностроения.
Большой и плодотворный научный опыт в традицион-
ных и новых направлениях науки о машинах, накоплен-
ный Институтом машиноведения им. А. А. Благонравова
АН СССР за пять десятилетий его деятельности, являет-
ся прочной основой для выполнения сложных и ответст-
венных задач, стоящих сегодня перед отечественным ма-
шиностроением.
ЦИТАДЕЛЬ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК1
Пятиэтажный дом под номером 4 на тихой московской
улице Грибоедова (бывший Малый Харитоньевский пе-
реулок) виден уже издали. Это величественное монумен-
тальное здание старой постройки с облицованными крас-
ным гранитом нижними этажами. Взгляд невольно при-
влекает полукруглая арка с красивым леппым обрамле-
нием и широким парадным входом. Ныне в этом здании
расположен Институт машиностроения им. А. А. Благо-
нравова Академии наук СССР.
У этого московского дома большая и интересная био-
графия, о чем свидетельствуют и мемориальные доски у
парадного входа. Вот одна из них: «В этом здании в
,1919—1921 гг. неоднократно выступал Владимир Ильич
Ленин». Другая мемориальная доска гласит: «В этом зда-
ний с 29 октября по 4 ноября 1918 г. проходил I съезд
Российского Коммунистического Союза Молодежи».
Не исключено, что со временем с достаточным основа-
нием к этим памятным надписям можно будет добавить
о:ще несколько. Они засвидетельствуют интереснейшие
события и факты.
1 Из кн.: Памятники науки и техники. 1984. М.: Наука, 1986. С. 66-
74.
330
Научный центр советского машиностроения
Интересна история создания этого здания.
В 1878 г. было основано Российское политехническое
общество, сыгравшее впоследствии значительную роль в
развитии технических наук и инженерного образования,
в распространении научно-технических знаний, в подго-
товке и организации новых промышленных производств.
В 90-х годах один из видных представителей русской тех-
нической интеллигенции, вице-председатель Политехниче-
ского общества профессор П. К. Худяков выдвинул и
осуществил идею строительства собственного дома для
общества2. Большую помощь обществу в сооружении
собственного здания оказал профессор А. П. Гавриленко,
который сам длительное время возглавлял Политехниче-
ское общество и был инициатором многих его начина-
ний 3. По заказу членов общества на их средства было
построено здание с целью «собрать в стенах этого дома
научно-технические общества и сделать из него центр и
сосредоточение технических сил Москвы».
Как пишет в своих воспоминаниях академик П. Я. Ко-
чипа, здесь выступали с докладами и бывали крупнейшие
ученые: И. П. Павлов, Н. Е. Жуковский, Н. А. Умов,
К. Э. Циолковский, II. Н. Лебедев, П. П. Лазарев,
К. А. Круг, В. Г. Шухов, С. И. Вавилов, В. Н. Образ
цов, Л. А. Чугаев, Л. Д. Шевяков и многие другие.
Автором проекта был архитектор А. В. Кузнецов
(впоследствии профессор МВТУ им. Н. Э. Баумана). По
его замыслу, Дом Политехнического общества, объеди
няющий специалистов различных направлений науки п
техники, должен был иметь на фасаде определяющие ею
назначение признаки, выраженные средствами декора.
На среднем балконе помещен во фризе картуш с наиме
нованием общества (переплетенные буквы «П» и «О»),
а справа и слева — даты основания общества и построй
ки дома. На шести других декоративных досках фасада
изображены эмблемы, отражающие содержание деятель
2 Активная и плодотворная деятельность профессора П. К. Худя
кова было высоко оценена в советское время. В 1928 г. постанов
лением Совнаркома СССР ему было присвоено звание Герои
Труда; тогда же он был награжден орденом Трудового Красно
го Знамени за заслуги в научно-технической деятельности.
3 Интересный материал о жизни и деятельности профессора
А. П. Гавриленко (в том числе о его участии в строительство
Дома Политехнического общества) содержится в статье А. И. Це
ликова и 10. П. Шинкаревича.
Цитадель технических наук
331
пости Политехнического общества. Так, электромотор с
приводным шкивом и ременной передачей характеризует
электротехническое направление. Конструкция подвесно-
го магистрального моста отражает работы в области
строительной механики; локомотив с железнодорожным
составом — исследования в области машиностроения и
транспорта; ткацкий станок — инженерно-технологиче-
ские работы; химический аппарат с тигельной печью —
исследования в области химической технологии. На одной
из шести эмблем изображено крупное строительное соору-
жение, весьма похожее по своим контурам на само зда-
ние.
Здание выполнено в стиле модерн, имеется целый ряд
элементов английской готики и псевдоготики XVIII—
XIX вв.
А. В. Кузнецовым была применена очень интересная
система окон и балконов. Сложность его задачи заключа-
лась в том, чтобы, несмотря на тесноту переулка и не-
большие размеры выделенного участка земли, дать мак-
симально возможное освещение всем помещениям. Имен-
но из этих соображений автор проекта задумал внутрен-
ний дворик и систему выступающих закрытых балконов.
Дворик имеет простую геометрическую форму лишь в
основании; рассмотренный в других плоскостях, он при-
обретает прихотливую, изогнутую форму за счет разно-
этажности фасадов и асимметричности крыш. Этот изог-
нутый очерк двора и дал необходимый свет помещениям.
Здесь же, из дворика, виден и специально построенный
шестой этаж, предназначенный под художественную сту-
дию, с большим окном на юг, антресолями и плоской
крышей.
Внутренние фасады здания, создающие интересный
по форме замкнутый интерьер, представляют собой, по-
жалуй, одну из наиболее замечательных особенностей это-
го дома. Кстати сказать, въезд во внутренний дворик сде-
лан также в неправильной, несколько круглящейся фор-
ме, что очень характерно для модерна, в котором соору-
жение зачастую мыслилось архитектором как тщательно
продуманная система разнообразных изогнутых очерта-
ний (это проявлялось и в интерьере — конструкциях по-
толка, мебели, лестниц, светильников и т. д.).
Выразителен главный фасад здания. Основной верти-
1ШДВДЫЙ выстуц проходит через цсе этажи по оси здания;
332
Научный центр советского машиностроения
справа и слева от него — по три окна типа закрытых
балконов, объединенных общими карнизами в две симме-
трично расположенные «корзины». Отделенные друг от
друга каменным фоном простенка, эти группы окон вос-
принимаются одновременно с пятью красивыми и, каза-
лось бы, неожиданными здесь арками нижнего пояса.
Это придает главному фасаду нарядный и гостеприимный
вид.
В главном вестибюле здания готические формы дере-
вянного потолка, окон и арок сопровождаются богато ор-
наментированными перилами дубовой лестницы в стиле
английского ренессанса.
Вестибюль освещался с помощью двух хрустальных
фонарей на дубовых колоннах, как бы вырастающих из
перил лестницы. В зале совещаний (ныне здесь кабинет
директора ИМАШ) дубовые панели и двери готического
характера имеют наличники и пилястры с филенками
ренессанса. Лепные потолки, отделка стен в библиотеке
выполнены также в стиле английского ренессанса, а вот
в холле характерных готических деталей значительно
меньше, только потолок с имитацией дубового фахверка
носит соответствующий оттенок. Нервюры свода в зале
собраний образуют интересный рисунок произвольного
характера. Вся мебель в соответствии со строгими требо-
ваниями модерна конструировалась одновременно с про-
ектированием интерьеров. Особенно характерны в этом
отношении диваны в нишах стен залов на втором этаже.
Это, так сказать, «портрет» дома Политехнического об-
щества.
Надо сказать, что роль научно-технических обществ в
дореволюционной России была весьма значительной.
Особенно плодотворной была деятельность Русского тех-
нического общества, Общества технологов и Политехниче
ского общества, оказавших исключительно большое влия-
ние на развитие научно-технической мысли. Русское*
техническое общество было инициатором создания мпо
гих технических, профессиональных и специальных учеб
пых заведений, главным образом при фабриках и заво
дах. Оно созывало съезды по различным отраслям тех
ники и техническому образованию, содействовало
распространению технических знаний, организовывал < >
публичные лекции, выпускало ряд периодических изда
ний: «Записки Русского технического общества» ? «Элект-
Цитадель технических наук
333
ричество», «Железнодорожное дело» и др. Общество имело
разветвленную сеть своих отделений во многих городах
страны. Одним из наиболее крупных было Московское
отделение, которое, кстати, размещалось в здании Поли-
технического общества в Малом Харитоньевском переул-
ке. В книге «Вся Москва» за 1917 г. под рубрикой
«Московское отделение Императорского русского техни-
ческого общества» указан его точный адрес, перечень
всех отделов и их персональный состав.
В этой же книге на с. 986—987 приведены справоч-
ные данные о Политехническом обществе, которое было
строителем и владельцем собственного дома по Малому
Харитоньевскому переулку № 4. Председателем общест-
ва был в то время профессор В. И. Гриневецкий; в со-
став его входили многие известные ученые, инженеры,
специалисты промышленности, строительства, транспор-
та. Подробнее познакомиться с Политехническим общест-
вом позволяют некоторые материалы, сохранившиеся в
Московском высшем техническом училище им. Н. Э. Бау-
мана.
Создание Политехнического общества при Московском
техническом училище (ныне МВТУ им. Н. Э. Баумана)
относится к 1877—1878 гг., когда был утвержден его
устав, организационная структура и сформулированы
основные цели: «Связать последовательные выпуски вос-
питанников училища общим трудом на поприще научной
и практической деятельности, дать им возможность обме-
ниваться приобретенными сведениями, следить за успеха-
ми технических наук и промышленности и содействовать
своими трудами развитию их в России... Поддерживать
живую связь бывших воспитанников с техническим учи-
лищем и способствовать успехам технического образо-
вания».
Из года в год росла численность членов общества.
Если в период создания в нем состояло 87 человек, то в
1916 г.— 1011. Усложнялась организационная структура,
появились новые отделы. Так, к созданным в 1878 г. от-
делам — Инженерно-механическому, Инженерно-техноло-
гическому и Отделу взаимопомощи добавились новые:
Технического образования (в 1887 г.), Инженерно-элект-
ротехнический (в 1900 г.), Санитарно-технический
(в 1908 г.) и Инженерно-строительный (в 1909 г.).
К 90-м годам Политехническое общество — известная
334
Научный центр советского машиностроения
в России научно-техническая организация. Доклады и
сообщения по новейшим достижениям науки и техники
стали традицией в его деятельности. Оно систематиче-
ски организовывало съезды по техническому и профес-
сиональному образованию, а начиная с 1900 г. стало од-
ним из организаторов и активным участником почти всех
состоявшихся в России съездов по машиностроению, энер-
гетике и химической технологии. В период первой миро-
вой войны общество оказывало армии специальную тех-
ническую помощь: здесь разрабатывались вопросы снаб-
жения армии предметами оборудования и снаряжения,
велась подготовка опытных инструкторов и специалистов
в области авиации, двигателей внутреннего сгорания,
строительного и железнодорожного дела, подготавлива-
лась организация специальных производств.
Особенно велика роль Политехнического общества в
создании общерусских периодических изданий, которыми
была крайне бедна дореволюционная Россия. Начало из-
даниям было положено в 1879 г., когда вышел первый
выпуск «Трудов Политехнического общества», а затем в
период 1883—1885 гг. были опубликованы три выпуска
«Известий Политехнического общества». Оба издания по-
лучили признание, но из-за отсутствия средств их вы-
пуск пришлось прекратить. В 90-х годах начал издавать-
ся «Бюллетень Политехнического общества», в котором
сначала печатались сведения о заседаниях и краткие
конспекты докладов, а в дальнейшем — интересные сооб-
щения, статьи, обзоры. Постепенно из информационных
повесток — отчетов о деятельности общества — возник
журнал, заслуживший широкое признание научно-техни-
ческого и промышленного мира России.
С 1915 г. вместо «Бюллетеня...» стал выходить капи-
тальный журнал «Вестник инженеров», издававшийся
совместно Обществом технологов в Петрограде и Поли
техническим обществом в Москве, Кроме того, в период
1905—1920 гг. систематически издавался «Вестник Поли-
технического общества».
Активными деятелями Политехнического общества
были видные ученые и специалисты в области промыш-
ленности, строительства и транспорта — профессора
Н. Е. Жуковский, Ф. Е. Орлов, А. П. Гавриленко,
П. К. Худяков, Ф. М. Дмитриев, В. И. Гриневец-
ШЙ, А, И, Сидоров, Д. С. Зернов, инженеры
Цитадель технических наук
335
мин, В. Г. Шухов, А. К. Эшлиман, С. П. Ланговой
и др.
В первые месяцы после Октябрьской революции дея-
тельность большинства научных учреждений, научных и
технических обществ приостановилась. Не избежало
этой участи и Политехническое общество. Многие его
члены, профессора и преподаватели МВТУ и других тех-
нических вузов не сразу восприняли идеи революции, а не-
которые открыто перешли в лагерь противников Совет-
ской власти. В этот период деятельность отделов общест-
ва практически прекратилась, заседания не созывались,
выпуск научных трудов приостановился.
Здание Политехнического общества в Малом Хари-
тоньевском переулке фактически опустело. В этих усло-
виях было принято решение передать дом общества со всем
его оборудованием и принадлежностями в ведение На-
родного комиссариата • просвещения4. Домом съездов
Наркомпроса нынешнее здание Института машиноведе-
ния стало в июне 1918 г., когда по инициативе известно-
го историка и общественного деятеля, заместителя нарко-
ма просвещения М. Н. Покровского в системе Наркомпро-
са был создан отдел съездов.
При действенной помощи А. В. Луначарского,
Н. К. Крупской, М. Н. Покровского отдел съездов до-
вольно быстро стал активным органом новой политики в
области просвещения, науки, образования. Революцион-
ная деятельность ставила перед ним весьма широкие и
ответственные задания, не вмещавшиеся даже в его раз-
вернутой программе. А программа эта была напряженной,
со многими трудными задачами, из которых важнейшими
были: «Агитационно-пропагандистская работа, необходи-
мая для распространения реформаторских идей Народ-
ного комиссариата просвещения и для установления
должной связи центра и периферии... Одним из действен-
нейших средств такой деятельности должны являться
всякого рода съезды и совещания как областные, так и
центральные, связанные с выступлениями представителей
центра и ведущие к прочному организационному объеди-
нению всех педагогических и научных сил страны».
4 В первые послереволюционные годы Наркомпрос объединял не
только все высшие учебные заведения, школы и училища, но
и большинство научных учреждений и исследовательских ин-
ститутов.
336
Научный центр советского машиностроения
Эти агитационно-пропагандистские, организационные и
научно-просветительские задачи и являлись содержанием
деятельности отдела съездов Наркомпроса и его главного
функционального центра — Дома съездов. При этом
подбор инструкторских и лекторских кадров, все сложные
организационные и хозяйственно-административные зада-
чи входили в объем работы Дома съездов. Для осуществ-
ления всей многогранной деятельности было создано пять
небольших подотделов: центральных съездов, провинци-
альных съездов, лекционный, курсовой и экскурсионный.
В первые годы Советской власти зданию суждено
было стать и выдающимся мемориальным памятником в
истории социалистического строительства. В этом здании
неоднократно звучал голос Владимира Ильича Ленина.
В большом зале заседаний на втором этаже здания (сей-
час здесь конференц-зал Института машиноведения) на
мемориальной доске отражены даты пяти ленинских вы-
ступлений: 18 января 1919 г., 31 июля 1919 г., 1 сентяб-
ря 1920 г., 3 ноября 1920 г., 17 октября 1921 г.
Расскажем еще об одном не упомянутом здесь выступ-
лении В. И. Ленина.
В «Правде» за 29 октября 1919 г., в разделе «Хрони-
ка» было напечатано сообщение: «Группа учащихся на
курсах по внешкольному образованию при Наркомпросе
выразила желание ехать немедленно на фронт. По этому
поводу вчера, 28 октября, курсы посетили тт. Ленин, Лу-
начарский и др., в своих речах приветствовавшие горячий
порыв курсантов, идущих на помощь уставшим братьям,
сражающимся за светлое будущее».
Спустя много лет был обнаружен рукописный экземп-
ляр речи В. И. Ленина в протокольной записи секретаря.
На память о встрече Владимир Ильич Ленин и Надежда
Константиновна сфотографировались с курсантами в зале
заседаний.
Последнее выступление В. И. Ленина в доме на Малом
Харитоньевском относится к октябрю 1921 г. Здесь
17 октября Н. К. Крупская — председатель Главполит-
просвета — открыла II Всероссийский съезд политпросве-
тов. Присутствовало 307 делегатов со всей страны.
В. И. Ленин был избран почетным председателем съезда.
В этот же день на вечернем заседании съезд заслушал
большой доклад Владимира Ильича «Новая экономило
ская политика и задачи политпросветов».
Цитадель технических наук
337
Упомянем также и о том, что здесь, в этом здании,
с 29 октября по 4 ноября 1918 г. проходил I съезд Рос-
сийского Коммунистического Союза Молодежи, на кото-
ром были приняты Устав и Программа и избран Цент-
ральный Комитет РКСМ.
В Доме съездов прошли и такие крупные совещания
и съезды, как I Всероссийский съезд народных учителей,
I Всероссийский съезд по просвещению, совещания ста-
тистиков, работников театра и кино, библиотек и архивов,
съезды по дошкольному воспитанию, съезды учащихся-
коммунистов, II Всероссийский съезд учителей-интерна-
ционалистов и др.
В 20-е годы Дом съездов, накопив большой организа-
ционно-административный и хозяйственный опыт, стано-
вится местом проведения совещаний, курсов, лекций и
съездов не только непосредственно Наркомпроса, но и дру-
гих наркоматов Советской Республики. Благодаря орга-
низаторским способностям и инициативе работников
Дома съездов им удалось обеспечить успешное проведе-
ние в течение нескольких лет около 80 съездов только по
линии Наркомпроса. Кроме того, в это же время состоя-
лись 95 съездов других наркоматов и ведомств: ВСНХ,
НКПС, НКВД, ВЦСПС, НКФ, НКЮ и др.
Однако трудностей в работе было множество. Одна из
главных -- огромные материальные затруднения по обес-
печению делегатов питанием (продовольственные пайки
в стране были на строжайшем учете), трудности с обес-
печением электроэнергией, водой и даже топливом. «Во-
прос с топливом,— писал управляющий Домом съездов
Н. Шапошников,— ставил нас зачастую в трагическое
положение. Пока центральное отопление в общежитиях
не было налажено, приходилось во всех комнатах обще-
житий и в аудиториях ставить временные железные печ-
ки; снабжение топливом шло по голодной норме с очень
большими перебоями... Приходилось не только покупать
(и это при хроническом безденежье) дрова па частном
рынке, но и просить курсантов добывать топливо, подби-
рая щепки по улицам. Иногда приходилось жертвовать
кухней, чтобы спасти тепло в зданиях... Когда на Малом
Харитоньевском № 4 было восстановлено центральное
отопление, этот дорогостоящий живой аппарат тепла за-
ставлял управление не спать ночами, бегая от калорифера
338
Научный центр советского машиностроения
к калориферу, чтобы наблюдать за их охлаждением и по-
догревать искусственно».
Кроме трудностей внутреннего порядка, были у Дома
съездов немалые внешние осложнения. Дело в том, что
целый ряд ведомств и организаций претендовали на то,
чтобы Дом съездов со своим налаженным техническим и
хозяйственным аппаратом был передан в их ведение. Осо-
бую настойчивость проявляла Всероссийская ассоциация
инженеров (ВАИ). В конце концов спор о здании вынуж-
ден был разбирать Совнарком.
Аналогичная ситуация сложилась и тогда, когда Нар-
комат земледелия внес в Совнарком и ВЦИК просьбу о
передаче ему здания по Малому Харитоньевскому, 4 для
организации там Всероссийского дома крестьянина.
По этому поводу коллегия Наркомпроса обратилась во
ВЦИК с протестом, который был подписан наркомом
А. В. Луначарским. «Что касается дома № 4 по Хари-
тоньевскому переулку,— указывалось в этом протесте,—
то коллегия Наркомпроса категорически заявляет, что
этого дома Наркомпрос лишиться не может как одного из
важнейших аппаратов для своих съездов».
Когда коллегия Наркомпроса обратилась с запросом о
работе Дома съездов в Наркомюст, Наркомпрод, НКВД,
НКПС, ВСНХ и др., то все они единогласно поддержали
высокую оценку работы Дома съездов и необходимость
сохранения его в интересах государства при Наркомпро-
се. В таком духе отвечали наркомы Ф. Э. Дзержинский,
Н. А. Семашко, Д. И. Курский и др.
В дальнейшем, с 1923 г., Дом съездов, признанный
Совнаркомом специализированным учреждением Нарком-
проса, перешел на самоокупаемость, получил необходи-
мые права и возможности устойчивого развития в каче-
стве специальной «съездово-курсовой» организации.
В период 1924—1930 гг. Дом съездов располагал
(вместе с некоторыми помещениями в соседних домах)
13 аудиториями вместимостью от 50 до 700 мест, общежи-
тием на 350 человек, столовыми с пропускной способ-
ностью до 1000 человек в день, необходимыми условиями
для работы секретариата, стенографического бюро, для
проведения концертов, лекций и т. д.
За годы работы Дома съездов в нем состоялось свыше
250 различных всесоюзных и всероссийских совещаний и
съездов. Здесь прошли форумы Всероссийской ассоциации
Цитадель технических наук
339
физиков, Центропечати, Пролетарских писателей, Гос-
издата, съезды Политехнического общества, Объединения
инженеров-металлургов, Всероссийской ассоциации инже-
неров, научных деятелей по металлообработке и др.
К началу 30-х годов Дом съездов постепенно запол-
няется различными научно-техническими организациями
и учреждениями. Это был период, когда из-за острого де-
фицита пригодных помещений Совнаркому, ЦИК СССР,
Московскому городскому Совету приходилось принимать
решения об уплотнении различных общественных зданий,
о вселении в них новых «жильцов».
В этих новых условиях дом в Малом Харитоньевском
переулке постепенно меняет свой активный съездовский
профиль, становясь местом сосредоточения ряда вновь
создаваемых научных подразделений в системе Академии
паук СССР и некоторых наркоматов. Здесь же размести-
лись правления нескольких научных и инженерно-техни-
ческих обществ, которые в соответствии с решением пра-
вительства были организованы в 1931 г. взамен прежних
научных обществ.
Нужно отметить, что по мере организации в стране
промышленных наркоматов и ведомств, роста и укреп-
ления Академии наук все больше число научных орга-
низаций, институтов, отдельных лабораторий и баз выхо-
дило из подчинения Наркомпроса и вливалось в соответ-
ствующие промышленные наркоматы и непосредственно
в Академию наук СССР. Вновь создаваемые исследова-
тельские институты, особенно технического, химико-техно-
логического, физико-технического профиля, входили, как
правило, в систему Академии наук.
Поскольку многие из новых научных учреждений вели
исследовательскую работу в области энергетики, машино-
строения, металлургии, горного дела, транспорта, связи,
то, естественно, их размещение в доме № 4 в Малом Ха-
ритоньевском переулке постепенно изменило облик быв-
шего Дома съездов, придало ему новое содержание, новый
характер деятельности. В помещениях аудиторий, каби-
нетов, общежитий размещались технические лаборатории,
экспериментальные базы, административные центры и от-
делы научных институтов и инженерно-технических об-
ществ, издательства, редакции научно-технических жур-
налов.
Окончатедвно новый облик ц новое содержание зда-
340
Научный центр советского машиностроения
ния сформировались в середине 30-х годов, когда здесь
разместилось созданное постановлением Совнаркома
СССР Отделение технических наук, ставшее новым,
не имевшим ранее прецедента структурным подразделе-
нием Академии паук СССР. С этого времени начинается
новый период, новая научно-техническая летопись этого
уникального здания.
Отделение технических наук стало средоточием круп-
нейших научных сил страны, призванных обеспечить раз-
работку наиболее важных технических задач и внедрение
научных достижений в практику социалистического строи-
тельства. ОТН поистипе стало мозговым центром теории
и практики технического прогресса, организатором и ру-
ководителем важнейших теоретических и прикладных раз
работок.
В то же время Отделение технических наук явилось
родоначальником многих исследовательских организаций
научно-технического профиля; в нем же зародились в се-
редине 30-х годов академические комиссии и группы,
из которых возникли такие крупные учреждения, как
Институт машиноведения, Институт механики, Институт
горного дела и др. Все они начинали свою академиче-
скую жизнь в том же здании, что и ОТН, сыграли важ-
ную роль в становлении и развитии в нашей стране мно-
гих отраслей техники и промышленного производства.
В ТРУДНЫЕ ГОДЫ ВОЙНЫ1
Тяжелые условия, в которых оказалась Советская
страна в первый период Великой Отечественной войны,
заставили не только прервать созидательную работу во
всех областях экономики и культуры, но и полностью пе-
рестроить всю ориентацию научной работы, ее организа-
ционную и исследовательскую структуру. Были прерваны
планы строительства и расширения научных институтов
Академии наук СССР, началась их эвакуация в восточные
районы страны. В июле—августе 1941 г. Институт меха-
ники, Институт машиноведения, другие институты Отде-
1 Из кн.: Наука о машинах - основа машиностроения: (Этапы раз
®нтия научных исследований). М.: Наука, 1987. С. 75-88,
В трудные годы войны
341
ления технических наук в числе многих академических
НИИ были эвакуированы из Москвы.
Война сдвинула со своих мест 35 научных учреждений
Академии наук СССР. Переместились в места эвакуации
около четырех тысяч научных сотрудников, в том числе
100 академиков и 128 членов-корреспондентов. Основны-
ми местами сосредоточения академических научных уч-
реждений оказались Урал (главным образом Свердловск),
Поволжье (Казань, Куйбышев) и районы Казахстана и
Средней Азии.
Академический институт машиноведения расположил-
ся в Казани, где оказалось также немало машинострои-
тельных предприятий оборонного назначения. Из 70 штат-
ных сотрудников, работавших в это время в ИМАШ,
в Казань прибыло чуть больше половины — 38 человек;
остальные были мобилизованы на фронт или отозваны в
военную промышленность.
Несмотря на малочисленность коллектива и исключи-
тельно трудные условия эвакуации людей и оборудова-
ния, институт на новом месте довольно быстро возобновил
свою деятельность. Были пересмотрены направления
работ, изменена тематика, начали устанавливаться связи
с промышленностью. Вся эвакуация института, демонтаж
оборудования, погрузка его в вагоны, а затем выгрузка
и новый монтаж в лабораториях и аудиториях Казанско-
го университета осуществлялись собственными силами
коллектива.
Была создана Комиссия помощи фронту, ее возглавил
академик Е. А. Чудаков, ученым секретарем стал профес-
сор А. К. Дьячков. В состав сотрудников института были
включены эвакуировавшиеся в Казань три члена-коррес-
пондента АН СССР — специалисты в области физикохи-
мии металлов и металловедения Г. В. Акимов и А. А. Боч-
вар и видный ученый в области электромагнетизма
В. А. Аркадьев. Осенью 1941 г. два вице-президента Ака-
демии наук О. Ю. Шмидт и Е. А. Чудаков после согла-
сования в Государственном Комитете Обороны вопросов
военной тематики приехали в Казань с рядом важных
научно-технических заданий для оборонной промышлен-
ности. Коллектив ИМАШ сразу взялся за их осуществ-
ление.
Надо сказать, что, возглавляя переехавший в Казань
академический Институт машиноведения, академик
342
Научный центр советского машиностроения
Е. А. Чудаков, будучи вице-президентом АН СССР, ру-
ководил одновременно Комиссией по мобилизации ресур-
сов Среднего Поволжья и Прикамья на нужды обороны.
Комиссия возникла на базе рабочих групп Совета по изу-
чению производительных сил страны. С осени 1941 г. эти
группы обслуживали научными исследованиями оборон-
ные, в основном военно-инженерные, организации. Со-
средоточение в Казани большого числа эвакуированных
туда научных учреждений Академии наук и отраслевых
наркоматов и наличие высококвалифицированных науч-
ных кадров позволили комиссии объединить их работу и
направить главные усилия на комплексное решение пер-
воочередных задач по мобилизации ресурсов этого эконо-
мически важного района, игравшего большую роль в обо-
роне страны.
Далеко не простым делом был переход на работу по
военной тематике для научных сотрудников Отделения тех-
нических наук, в том числе для ученых-машиноведов.
До начала Отечественной войны Академия наук при раз-
работке новой военной техники и вооружения занималась
только научным обоснованием технических решений.
В новых условиях академия не могла ограничиваться тех-
ническими изысканиями; она поставила перед всеми на-
учными коллективами задачу доведения исследований до
внедрения в производство, практического использования
результатов научных изысканий.
Для укрепления связей с военными организациями и
оборонными заводами состоялась встреча вице-президента
АН СССР Е. А. Чудакова с генерал-полковником
А. В. Хрулевым, возглавлявшим Научно-техническое
управление Наркомата обороны. После этой встречи
Наркомат обороны дал указание своим организациям вся-
чески поддерживать и укреплять научно-технические
связи с Академией наук для разработки и осуществления
мер По повышению обороноспособности страны.
Суровая необходимость постоянного увеличения пото-
ка боевой техники и боеприпасов для фронта требовала
всемерного увеличения производительности труда и уде-
шевления производства. Это ставило перед учеными та-
кие кардинальные задачи, как разработка и совершенст-
вование средств новой производственной и боевой техни-
ки, внедрение передовой технологии, изыскание новых,
бодеф экономичные материалов
В трудные годы войны
343
В тяжелейших условиях военного времени, когда
число рабочих рук было крайне ограниченным, а государ-
ственные ассигнования лимитировались строжайшим ре-
жимом экономии, наиболее реальным средством наращи-
вания оборонного производства было поднятие произво-
дительности труда. В создании и совершенствовании бое-
вой техники, внедрении прогрессивных технологических
процессов огромная заслуга принадлежала советским уче-
ным — сотрудникам научных учреждений Академии наук
СССР. Интенсификация производства в машиностроении,
металлургии, во всех отраслях обрабатывающей промыш-
ленности шла по линии всемерного использования в про-
изводстве наиболее прогрессивных технических, физиче-
ских и химических методов.
Естественно, наиболее плодотворными могли быть свя-
зи с военной промышленностью тех академических орга-
низаций, которые в силу своей научной специфики были
еще в мирное время тесно связаны с запросами произ-
водства. Среди таких организаций видное место занимали
Институт машиноведения и Институт механики АН СССР.
Научная и производственная связь Института маши-
новедения с военными предприятиями осуществлялась в
трех основных формах: во-первых, исследования по зада-
ниям предприятий как в институте, так и под руководст-
вом научных сотрудников на заводах; во-вторых, кон-
сультации ряда работ, выполнявшихся на заводах, глав-
ным образом по новым видам военной техники; в-третьих,
научные экспертизы по работам предприятий.
Большая часть научно-исследовательских работ обо-
ронного назначения, выполненных в ИМАШ в годы вой-
ны, была связана с совершенствованием авиационной
техники и вооружения. В этом направлении ученые-ма-
шиноведы провели немало исследований и осуществили
важные научно-технические разработки. Среди них:
устранение в производственных и фронтовых условиях
дефектов в деталях авиамоторов (Е. А. Чудаков,
А. К. Дьячков); внедрение новой технологии производ-
ства деталей самолетов и моторов (П. Е. Дьяченко); но-
вые сплавы для моторостроения (А. А. Бочвар); новые
приборы для контроля качества деталей авиамоторов
(В. А. Цукерман); техническая помощь по замене дефи-
цитных материалов в самолетостроении (Г. В. Акимов);
новые приборы для контроля качества материалов авиаде-
344
Научный центр советского машиностроения
талей (М. М. Хрущов, Е. С. Беркович); улучшение авиа-
ционного вооружения (3. Ш. Блох, И. В. Крагельский,
И. И. Пригоровский, Н. П. Раевский) и др.2
Практическое участие приняли сотрудники ИМАШ в
создании новых образцов автоматического оружия. Про-
веденные под руководством Е. А. Чудакова исследования
помогли совершенствованию ряда механизмов этого ору-
жия и повышению его живучести, в частности автомати-
ческой авиационной пушки ВЯ.
Научно-технические разработки ИМАШ по совершен-
ствованию авиационной техники и вооружения получили
высокую оценку Народного комиссариата обороны. Мно-
гое из того, что было сделано коллективом Института
машиноведения для укрепления обороноспособности стра-
ны и непосредственной помощи фронту, нашло отражение
в постановлении президиума АН СССР от 18 января
1945 г. В постановлении отмечено, что в трудные годы
войны институт выполнил важные работы, способствовав-
шие увеличению выпуска оборонной продукции и улуч-
шению качества изделий военных заводов. Этим же по-
становлением была объявлена благодарность ряду науч-
ных сотрудников ИМАШ, внесших наибольший вклад в
помощь фронту.
Существенную помощь предприятиям в совершенство-
вании оборонной техники оказали ученые Института ме-
ханики, которые провели ряд важных исследований по
заданиям Наркомата обороны и Главного артиллерийско-
го управления армии. Так, член-корреспондент АН СССР
Н. Г. Четаев решил сложную задачу по определению наи-
выгоднейшей крутизны нарезки стволов орудий для обес-
печения наилучшей точности боя и непереворачиваемости
снарядов при полете. Группа сотрудников Института ме-
ханики, которой руководил член-корреспондент АН СССР
Н. М. Беляев, помогла своими исследованиями и консуль-
тациями обнаружить причины, вызывавшие разброс сна-
рядов в стороны. Были указаны способы конструирования
деталей, обеспечивающих устойчивость полета снарядов
при сходе с направляющей рамы в момент выстрела.
Активно участвовали ученые Института механики в
создании новых реактивных снарядов, которые были при-
2 Некоторые из этих работ, выполненные в годы войны, получи-
ли отражение в сборниках по вопросам машиноведения, кото-
рые выпускались в 40-е годы.
В трудные годы войны
345
няты на вооружение. Предложенные академиком
С. А. Христиановичем изменения в их конструкции спо-
собствовали более стабильному и точному полету реактив-
ных снарядов по наметенной траектории. Особое значе-
ние имела исследовательская работа над повышением
боевых качеств специальных типов снарядов, в частности
бронебойных, поскольку за время войны толщина лобо-
вой брони немецких танков увеличилась с 60 до 200 мм.
Это требовало радикального усиления противотанковых
средств. По заданию Главного артиллерийского управле-
ния Советской Армии под руководством академика
Н. Т. Гудцова был разработан новый тип снарядов, при-
менение которых увеличивало бронепробиваемость почти
вдвое и позволяло успешно вести борьбу с новыми танка-
ми противника.
Серьезную помощь конструкторским бюро и промыш-
ленности боеприпасов оказала разработанная в Институ-
те механики под руководством члена-корреспопдента
АН СССР А. А. Ильюшина теория упругопластического
расчета на прочность корпусов осколочно-фугасных сна-
рядов при выстреле. Полученные учеными результаты
давали возможность правильно рассчитать корпус снаря-
да на прочность и установить оптимальные требования к
нему. Эти исследования получили высокую положитель-
ную оценку и были приняты к исполнению конструктор-
скими бюро Наркомата боеприпасов.
Научные сотрудники Института автоматики и теле-
механики 2 сумели привести в действие такой важный
резерв интенсификации в производстве вооружений, как
автоматизация производственных процессов. Это прежде
всего касалось производства патронов для стрелкового и
автоматического оружия. Ученые разработали методы ав-
томатизации контроля и браковки изделий патронной
промышленности, предложили новые конструкции кон-
трольных аппаратов. Были созданы автоматы для конт-
роля нулевых оболочек, закалки сердечников, автомати-
ческие счетно-решающие устройства, которые вели пе
только учет готовой продукции, но и контролировали ре-
жим работы станков, автоматически регулировали темпе-
ратуру и другие операции.
3 Этот институт, созданный в конце 30-х годов, наряду с инсти-
тутами машиноведения и механики входил в состав Отделения
технических наук АП СССР.
346
Научный центр советского машиностроения
Профессор В. А. Трапезников (впоследствии академик,
директор Института автоматики и телемеханики) разра-
ботал конструкции автоматов, с помощью которых была
решена задача быстрой и точной дозировки пороха. Этот
процесс, один из основных для патронного производства,
был полностью автоматизирован. Другой электронный ав-
томат, разработанный В. Л. Трапезниковым и Б. II. Пет-
ровым (впоследствии академиком, вице-президентом
АН СССР), обеспечивал полный контроль всех размеров
патронной гильзы; автомат улавливал 15 основных видов
брака п один заменял 8—10 рабочих.
Всего сотрудники этого института создали в годы вой-
ны 18 автоматических устройств и станков-автоматов, ко-
торые позволили полностью отказаться от ручных опера-
ций, перевести производство па машинный способ и
уменьшить число рабочих, занятых на вспомогательных
процессах. Так, каждый станок для снаряжения гильз
крупного калибра с автоматическим развесом заменил
16 рабочих, а ставок для локального обмера гильз —
до 30 рабочих. Автоматизация означала переход на более
высокий уровень производства, причем, по свидетельству
Наркомата вооружения, работы института касались улуч-
шения технологии производства не только на одном заво-
де, но и в промышленности вооружений в целом.
Разработанные в Институте автоматики и телемехани-
ки автоматические станки, а также соответствующая ме-
ханическая оснастка и приспособления к ним могли быть
широко использованы как в патронном производстве,
так и при изготовлении снарядов, гранат, минных взры-
вателей и т. д. Специальным приказом Наркомат воору-
жения СССР обеспечил широкое внедрение работ инсти-
тута па заводах страны. Станки-автоматы были запущены
в серийное производство и позволили организовать мас-
сово-поточное изготовление боеприпасов.
Следует также отметить немалое значение для совер-
шенствования артиллерийского оружия исследований по
сверхвысоким давлениям, проведенных академиком
JI. Ф. Верещагиным и Институте органической химии
АН СССР. Под его руководством в специальном КБ, со-
зданном Наркоматом вооружения, была разработана ус-
тановка, позволявшая производить автофреттаж (упроч-
нение) минометных и орудийных стволов на всех артил-
лерийских заводах. Эта установка могла применяться для
Ё трудные годы войны 347
стволов как малого и среднего, так и крупного калибров,
что осуществить до этого не удавалось ни в нашей, ни в
зарубежной практике. При этом возрастали дальнобой-
ность и срок службы орудий, а для их изготовления мож-
но было употреблять мепее качественные стали.
Отметим еще ряд чрезвычайно важных для оборонной
промышленности работ, осуществленных учеными Инсти-
тута машиноведения в сотрудничестве с другими акаде-
мическими п военными организациями. Значительно уп-
рощал и ускорял изготовление снарядов разработанный в
1944 г. академиком В. П. Никитиным4 способ сварки с
жидким присадочным материалом. Новый автоматический
способ был по производительности в 3—5 раз выше суще-
ствовавшего, причем при его использовании требовалось
в два раза меньше электроэнергии. Этот способ был при-
менен для наплавки медных ведущих поясков на артил-
лерийских снарядах. При этом полностью исключались
трудоемкие процессы по их отливке, холодной обработке
и насадке, а экономия меди составляла свыше 30%. Все
это резко упрощало и ускоряло технологические процес-
сы изготовления снарядов.
Серьезной исследовательской и практической задачей
в период войны было создание нового легкого сплава для
производства авиационных и танковых моторов. В начале
1942 г. на Уралмашзаводе примерно две трети важнейших
деталей моторов браковались из-за того, что они изготав-
ливались из некачественного сплава. Потери в производ-
стве были недопустимыми для условий военного времени.
Над улучшением качества сплава начали интенсивно
работать сотрудники двух академических институтов —
машиноведения и металлургии. Научные работники тру-
дились вместе с заводским коллективом; возглавлял ис-
следования член-корреспондент АН СССР (впоследствии
академик) А. А. Бочвар 5.
4 Василий Петрович Никитин (1893-1956) в 40-50-е годы заведо-
вал в ИМАШ лабораторией электросварочных материалов.
С 1939 г. он был членом Госплана, а в первый период Великой
Отечественной войны (до 1943 г.) — заместителем председателя
Госплана СССР. В те же годы (1939-1942) он - академик-сек-
ретарь Отделения технических наук АП СССР, в 1947-1953 гг,-
член президиума АН СССР, с 1950 г.- директор МВТУ. Большая
заслуга принадлежит В. II. Никитину в создании электросвароч-
ного машиностроения в СССР.
Академик Андрей Анатольевич Бочвар (1902-1984) в период
Великой Отечественной войны и в послевоенное время (1941-
348
Научный центр советского машиностроения
В 1943 г. работа успешно завершилась созданием но-
вого сплава — ципковистого силумина. Сплав обладал хо-
рошими литейными свойствами, был значительно проще
в производстве, так как не требовал закалки и при этом
позволял экономить до 20% дефицитного алюминия, со-
кращал вес деталей. Упрощение термической обработки
моторных деталей вдвое сокращало расход электроэнер-
гии. В 1944 г. для серийного литья крупных деталей из
легких сплавов на ряде заводов Наркомата авиационной
промышленности были внедрены новые литейные систе-
мы. Применение цинковистого силумина в самолетострое-
нии давало возможность ускорить и увеличить производ-
ство авиационных моторов, усилить боевую мощь совет-
ской авиации.
Использование в самолетостроении легких сплавов во
многом зависело от эффективных способов защиты их от
коррозии. Проведенное па пяти оборонных заводах де-
тальное обследование методов производства позволило
группе научных сотрудников во главе с членом-корреспон-
дентом АН СССР Г. В. Акимовым6 разработать новые,
устойчивые против коррозии пленки для применения на
авиационных заводах, в промышленности боеприпасов н
вооружения. Предложенные Г. В. Акимовым ускоренные
методы анодирования широко использовались на пред-
приятиях Наркомата авиационной промышленности и
Наркомата боеприпасов. Благодаря этому процесс обра-
1946 гг.) работал в Институте машиноведения заведующим ла-
бораторией, руководителем и консультантом ряда исследова-
тельских тем в области машиностроительного металловедения.
В дальнейшем он работал в Институте металлургии, заведовал
кафедрой в Московском институте стали и сплавов. Его круп-
ный вклад в науку был удостоен Ленинской премии (1961) и
четырежды - Государственных премий СССР. А. А. Бочвар -
дважды Герой Социалистического Труда.
6 Член-корреспондент АН СССР Георгий Владимирович Акимов
(1901-1953) после эвакуации Института машиноведения в Ка
зань работал в ИМАШ руководителем группы и заведующим
лабораторией металловедения и дефектоскопии в отделе тре
ния и износа (1941-1946 гг.). Впоследствии возглавлял Комис
сию по борьбе с коррозией АН СССР, с 1949 г. он - директор
Института физической химии Академии наук. За разработку
жаростойкого сплава для деталей авиадвигателей и за моно
график) «Теория и методы исследования коррозии металлов»
Г. В. Акимов дважды был удостоен Государственной премии
СССР.
В трудные годы войны
349
ботки деталей ускорился в два раза, намного сократилось
время на последующую окраску самолетов.
В производстве танков большую роль сыграл метод
высокочастотной закалки (ТВЧ), разработанный членом-
корреспондентом АН СССР В. П. Вологдиным. Он дал
возможность значительно сократить время нагрева, упро-
стить термообработку, проводить ее в потоке, а в ряде
случаев заменять дефицитные легированные стали угле-
родистыми. Закалка ТВЧ только одной детали танка эко-
номила свыше 420 кг легированной стали на машину,
а упрощение технологии позволяло увеличить производи-
тельность труда термистов в десятки раз. Для внедрения
высокочастотной обработки в военную промышленность
на ряде заводов были созданы специальные лаборатории;
в этих же целях по инициативе ученых в крупнейшем
промышленном центре Урала — Челябинске было прове-
дено в 1943 г. совещание машиностроителей по пробле-
мам высокочастотной поверхностной закалки стальных
деталей.
Крупным научным достижением военных лет, внесшим
огромный вклад в развитие советского танкостроения,
явился метод скоростной автоматической сварки под
флюсом, разработанный в Институте электросварки
АН УССР по руководством академика АН УССР
Е. О. Патона (Институт электросварки в годы войны ра-
ботал на Урале). Созданный учеными аппарат скоростной
электросварки не только повышал производительность по
сварке бронекорпусов в 8—10 раз, но и делал более проч-
ные швы, выдерживавшие обстрел бронебойными снаря-
дами. Этот способ сварки уже в 1942 г. был применен па
ряде танковых заводов; он радикально изменил техноло-
гию производства танков и позволил впервые в мировой
практике поставить их производство на поток. Замечатель-
ное достижение академика Е. О. Патона было отмечено
присвоением ему звания Героя Социалистического Труда.
* * *
При всей важности военной тематики и прикладных
научных разработок оборонного назначения исследовате-
ли-машиноведы не прекращали в годы войны работ по
крупным теоретическим и экспериментальным проблемам,
имевшим большое научное значение. Некоторые из этих
350
Научный центр советского машиностроения
работ в той или иной степени переплетались с запроса-
ми военной промышленности, другие оставались сугубо
мирными, третьи, отталкиваясь от оборонной тематики,
создавали полезный задел для послевоенных научных
разработок.
Широкие исследования были проведены в эти годы в
такой новой области, как теория точности механизмов.
Инженерная практика поставила в повестку дня пробле-
мы достижения высокой точности положения и переме-
щения звеньев механизмов, методы расчета точности при
их проектировании, создание средств измерения точности
в процессе изготовления и эксплуатации машин. Разра-
ботка основ теории точности относится к периоду 1941—
1946 гг., когда появился ряд исследований академика
Н. Г. Бруевича: «О точности механизмов», «Об основах
теории ошибок механизмов», «О точности основной фор-
мулы теории ошибок механизмов», «Современное состоя-
ние и задачи теории точности механизмов» и др. Обобще-
нием работ этого периода явилась монография Н. Г. Бруе-
вича «Точность механизмов», изданная в 1946 г.
Существо разработанных положений состояло в крити-
ческой оценке и изменении методов исследования меха-
низмов, принятых ранее в теории машин и механизмов
и основанных на идеализации условий их работы. Было
показано, что в реальных механизмах размеры звеньев
далеко не всегда совпадают с заданными, имеют место за-
зоры в кинематических парах, размеры и конфигурация
звеньев меняются под действием износа и температуры.
Движение реального механизма отличается от движения
его идеализированной схемы; возникают ошибки положе-
ния, скоростей и ускорений звеньев механизмов. Резуль-
татом исследований явилась разработка фундаменталь-
ных понятий теории точности и ряда инженерных реко-
мендаций (понятия об ошибках механизмов и о первич-
ных ошибках; критерии точности; основное уравнение
точности; метод преобразованного механизма; способ
оценки погрешностей расчета точности и т. д.).
В дальнейшем, во второй половине 40-х годов, рабо-
ты в области точности механизмов и машин расширились;
их главным направлением стало внедрение разработан-
ных теоретических положений в практику машинострое-
ния и дальнейшее совершенствование теории точности.
Были изданы работы Н. А. Бородачева (под редакцией
В трудные годы войны
351
Н. Г. Бруевича) по обоснованию методики расчета допус-
ков и ошибок размерных и кинематических цепей.
В этих работах рассмотрены, в частности, векторные и
связанные с положением звеньев ошибки, влияние регу-
лировок и т. д. Начиная с 1947—1949 гг. научные реко-
мендации по вопросам точности получают широкое при-
менение в различных отраслях машиностроения и прибо-
ростроения. Во многих случаях расчет на точность
становится обязательным требованием в технической доку-
ментации КБ и предприятий.
Еще в годы войны в Москве возобновил работу акаде-
мический Научный семинар по теории машин и механиз-
мов. На семинаре докладывались выполненные в военные
годы исследования по теории шарнирных механизмов и
по синтезу механизмов; при этом основное внимание было
обращено на развитие метрического синтеза, который ве-
дет свое начало от исследований П. Л. Чебышева й
Л. Бурместера и представлен геометрическими и анали-
тическими методами — точными и приближенными (рабо-
ты И. И. Артоболевского, В. В. Добровольского,
3. Ш. Блоха, С. А. Черкудинова и др.).
Поиски рациональных способов синтеза механизмов
привели к углубленному исследованию классического на-
следия П. Л. Чебышева. Дополнительным стимулом по-
служила юбилейная дата: 8 декабря 1944 г. исполнилось
50 лет со дня смерти ученого, и это решено было отме-
тить изданием специального сборника, посвященного его
научному наследию 7. Вышла в свет и коллективная мо-
нография «Синтез механизмов», в которой получили обоб-
щение работы советских, английских и немецких уче-
ных 8. Монография не только раскрывала разные аспекты
проблемы синтеза, но и служила основой для развития
исследовательских работ в этом направлении.
Дальнейшее развитие получила теория зубчатых за-
цеплений и зубчатых механизмов. Освоение советским
машиностроением новых типов машин, в частности гор-
ных, металлургических, строительных, транспортных
(а в годы войны танков, самолетов, автомашин), потре-
бовало создания более совершенных зубчатых механиз-
Научное наследие П. Л. Чебышева. Вып. 2. Теория механизмов.
М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1945.
8 Артоболевский И. И., Добровольский В. И., Блох 3, Ш. Синтез
механизмов, М.; Л.: Гостехиздат, 1944,
352
Научный центр советского машиностроения
мов, а следовательно, и соответствующей теории. Нема-
лую роль сыграли работы профессора А. И. Петрусевича
по расчету зубчатых передач, исследования по корриги-
рованию зубчатых зацеплений, по теории редукторов и
коробок передач, проведенные профессорами Н. И. Колчи-
ным, X. Ф. Кетовым, В. А. Зиновьевым, В. А. Гавриленко,
С. Н. Кожевниковым и др.
Важную область исследований ученых Академии паук
и отраслевых НИИ составили в 40-х годах работы по
изучению и созданию машин-автоматов и автоматиче-
ских линий. Нужды военного производства, а затем и
послевоенного развития народного хозяйства требова-
ли создания машин-автоматов различного производст-
венного назначения, прежде всего в самой машинострои-
тельной промышленности. Параллельно с конструктор-
скими поисками началась работа по изучению наиболее
интересных типов машин-автоматов в зарубежной прак-
тике и по созданию общей теории автоматов. В 1945 г.
выходит в свет коллективный труд И. И. Артоболевского,
С. И. Артоболевского, Г. А. Шаумяна и В. А. Юдина,
посвященный структуре, кинематике и кинетостатике ав-
томатов,— первая работа такого рода в отечественной
литературе 9.
В дальнейшем исследования машин-автоматов значи-
тельно расширяются. В конце 40-х—начале 50-х годов в
машиностроении создаются автоматические линии для
обработки валов электродвигателей, цилиндрических п
конических зубчатых колес, шлицевых валов; организует-
ся автоматизированное предприятие по производству ав-
томобильных поршней. Вопросы теории машин-автома-
тов, результаты внедрения их в производство находят
отражение в целом ряде работ Института машиноведения,
в исследованиях ученых, постоянно сотрудничающих с
институтом.
В поле зрения исследователей попадают характерные
для автоматов механизмы — кулачковые, гидравлические,
пневматические, гидропневматические (работы И. И. Арто
болевского, Е. В. Герц, В. В. Бердникова, Е. Г. На-
хапетяна, Э. И. Шехвица). Выходят из печати интерес
9 Методы анализа машин-автоматов. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1945
(через четыре года вышла вторая часть этой книги: Методы
анализа машин-автоматов. Ч. 2 Кинематический и кинетоста-
тическин анализ. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1949).
В трудные годы войны
353
ные монографии, посвященные анализу и синтезу машин-
автоматов и автоматических линий; наибольший интерес
и внимание работников науки и практики вызвали книги
профессора С. И. Артоболевского и Г. А. Шаумяна10.
В первой из них дан анализ четырех групп механизмов
рабочих машин, приведены классификация рабочих орга-
нов по кинематическим признакам, типовые кинематиче-
ские схемы исполнительных механизмов, а также типо-
вые схемы машин-автоматов с основами их синтеза;
в книге Г. А. Шаумяна дан всесторонний анализ кинема-
тических схем и конструктивного исполнения многочис-
ленных видов автоматов и автоматических линий.
Среди машиноведческих работ в этот период появился
особый профиль исследований, связанный с научными
исследованиями академика Е. А. Чудакова. В 1943 г.
по его инициативе в ИМАШ организуется автомобильная
лаборатория, которая развернула работы по широкой те-
матике. Проведенные теоретические и эксперименталь-
ные исследования и полученные при этом результаты
были изложены в монографии «Теория автомобиля»
В 1945—1946 гг. были изданы еще две работы Е. А. Чу-
дакова «Устойчивость автомобиля при заносе» и «Боко-
вая устойчивость бездифференциального автомобиля».
Эти работы завершали цикл исследований об устойчиво-
сти автомашин при любой конструкции привода к веду-
щим колесам.
Широкое практическое использование получили ре-
зультаты проведенных в автомобильной лаборатории
ИМАШ исследований по разработке требований к авто-
мобильному топливу и по выбору его в связи с конструк-
цией двигателя. В дальнейшем целый ряд работ в авто-
мобильной лаборатории Института машиноведения был
осуществлен под руководством члена-корреспондента
АН СССР Д. П. Великанова12. В частности, проведен-
10 Артоболевский С. И. Машины-автоматы. М.; Л.: Изд-во АН СССР,
1949; Шаумян Г. А. Автоматы. М.: Машгиз, 1952.
u Чудаков Е. А. Теория автомобиля: учебник для втузов. М.:
Машгиз, 1944.
12 Член-корреспондент АН СССР Дмитрий Петрович Великанов
(род. в 1908 г.) в период 1949—1956 гг. работал в Институте ма-
шиноведения заместителем заведующего, а затем заведующим
автомобильной лабораторией. Впоследствии руководил кафед-
рой в МАДИ и сектором в Институте комплексных транспорт-
пых проблем; неоднократно являлся председателем государст-
12 К. В. Фролов
354
Научный центр советского машиностроения
ные экспериментальные исследования по автомобильному
топливу в связи с конструкцией двигателя послужили
основанием для изменения Государственного стандарта
на автобензин и «этилирование» автобензина.
В 40-х годах активизировал свою работу академиче-
ский Семинар по теории машин и механизмов; он объеди-
нил практически всех основных исследователей, работав-
ших в этой области. Коллективное обсуждение новых ра-
бот помогало авторам выявить слабые и недостаточно
изученные аспекты предлагаемых концепций и теорий и
в то же время позволяло объективно информировать на-
учную общественность о новых проблемах. Так, на семи-
наре были обсуждены интересные работы М. М. Гер-
нета в области геометрии масс, С. Н. Кожевникова — по
динамике металлорежущих станков, С. Г. Кислицына и
Ф. М. Диментберга — о разработке винтового исчисления
в применении к пространственным механизмам, В. А. Зи-
новьева — о развитии векторного метода анализа,
В. Н. Кудрявцева — об исследовании принципов по-
строения планетарных механизмов и др. Всего за 1943—
1947 гг. на семинаре было заслушано около 100 научных
докладов по теоретическим проблемам машиноведения.
Определились основные направления деятельности
семинара: учение, о структуре и классификации меха-
низмов, анализ и синтез шарнирных механизмов, теория
пространственных механизмов, теория зубчатых и кулач-
ковых механизмов, кинетостатика и динамика машин,
теория машин автоматического действия. Академический
семинар способствовал становлению в Институте маши-
новедения крупной научной школы.
венных комиссий по испытаниям новых автомашин, в том чис
ле ГАЗ-51, «Волга-21», «Москвич-401, -408, -412», МАЗ-515 и др.
Широкую известность среди специалистов получили книги
Д. П. Великанова «Эксплуатационные качества автомобилей»,
«Эффективность автомобиля», «Проблемы автоматизации».
Во главе Института машиноведения
355
ВО ГЛАВЕ
ИНСТИТУТА МАШИНОВЕДЕНИЯ1
Сложный период переживал коллектив Института ма-
шиноведения в начале 50-х годов. Наряду с несомненны-
ми достижениями, большим вкладом в фундаментальные
и прикладные исследования, ростом масштабов научной
работы обнаружились определенные негативные тенден-
ции.
Деятельность института в 1950—1951 гг. изучала спе-
циальная академическая комиссия. Возглавлял ее акаде-
мик М. В. Келдыш. Положительно оценив ряд научных
достижений, комиссия отметила, что «Институт машино-
ведения до сих пор пе стал центром, координирующим
научную деятельность в области машиноведения, прово-
димую в других институтах АН СССР, в республиканских
академиях наук и в отраслевых научно-исследовательских
организациях...»
Комиссия внесла предложение «считать одной из ос-
новных задач Института машиноведения перестройку на-
учной деятельности в направлении анализа современного
состояния советского машиностроения, научного обосно-
вания путей дальнейшего его развития, разработки вы-
текающих из этого важнейших научных проблем, кото-
рые не в состоянии решить отраслевые научно-исследова-
тельские организации» 2.
Для А. А. Благонравова, который много лет был свя-
зан с Институтом машиноведения совместными научными
и организационными интересами, всегда были близки за-
боты коллектива института, его достижения и трудно-
сти. С большой озабоченностью писал он в 1952 г.
О проблемах, стоящих перед ИМАШ. Он был уверен, что
коллектив, имеющий в прошлом немало серьезных науч-
ных результатов, вполне может преодолеть трудности на
Пути своего развития. «Институту,— писал Анатолий
Аркадьевич,— предстоит большая работа, направленная
па повышение качества научных исследований, на сосре-
1 Из кн.: Анатолий Аркадьевич Благонравов. М.: Наука, 1982.
С. 243-264.
й Приводится по тексту материалов из архива Института маши-
новедения.
12*
356
Научный центр советского машиностроения
доточение сил вокруг важнейших вопросов машинострое-
ния, на обобщение передового производственного опыта и
обеспечение практического применения научных резуль-
татов» 3.
Как руководитель Отделения технических наук
А. А. Благонравов немало делал для поддержки ИМАШ,
для укрепления его материальной базы и научных кад-
ров. Началась постепенная перестройка структуры инсти-
тута, укреплялись ведущие лаборатории, усиливались
связи с заводами, отраслевыми институтами. Уже в
1953 г. ряд лабораторий переключился на работы, непо-
средственно связанные с решением неотложных задач,
поставленных перед машиностроительной промышлен-
ностью.
Однако процесс перестройки института осуществлял-
ся все же медленно. Возникало опасение, что этот период
может растянуться на долгие годы, в то время как запро-
сы машиностроения непрерывно возрастали и требовали
от ИМАШ серьезной научной отдачи. Чтобы усилить
научные позиции, ускорить процесс развития института,
укрепить его авторитет, президиум Академии наук СССР
принимает решение о назначении академика А. А. Благо-
нравова директором Института машиноведения.
Так, в феврале 1954 г. Анатолий Аркадьевич появил-
ся в новом директорском кабинете на втором этаже ста-
ринного дома на улице Грибоедова № 4. Он и раньше не
раз бывал здесь — и как академик-секретарь ОТН, и как
заведующий лабораторией машин-автоматов ИМАШ,
и как участник различных академических комиссий и со
вещаний. Но теперь этот кабинет становился его постоял
ной резиденцией, тем местом, где сосредоточивались все
нити управления крупным научным коллективом, прини-
мались наиболее важные решения, утверждались планы
перспективных и текущих научных работ.
Здесь, в этом кабинете, со времени прихода к руко
водству Анатолия Аркадьевича был и капитанский мое
тик, и мозговой центр института. Здесь в 50—60-е годы
формировались основные направления научных исследи
ваний в области машиноведения, здесь начиналась подго
товка многих научных форумов. По-деловому, глубоко п
3 Благонравов А. А. Технические науки - на службу делу построй
ния кохммунизма//Изв. АН СССР. ОТН. 1952. № 11. С. 1598.,
Во главе Института машиноведения
357
серьезно обсуждались в этом кабинете результаты дея-
тельности отделов, лабораторий, групп. Здесь же каждый
сотрудник института мог получить доброжелательный со-
вет, напутствие, искреннее пожелание. Конечно, быва-
ли здесь и нелицеприятные встречи, критические обсуж-
дения, внушения нерадивым... Свидетелем многих инте-
ресных дел, встреч, дискуссий был директорский кабинет
в те два с лишним десятилетия, когда научный коллек-
тив ИМАШ возглавлял академик А. А. Благонравов.
Большой и сложный комплекс проблем стоял перед
Институтом машиноведения в эти годы. Советское маши-
ностроение продолжало развиваться быстрыми темпами,
опережавшими темпы роста других отраслей промышлен-
ного производства. Уже в конце пятой пятилетки,
в 1955 г. продукция машиностроения выросла по сравне-
нию с 1950 г. в 2,43 раза (при общем росте промышлен-
ного производства с 1,85 раза). Были выполнены и пере-
выполнены пятилетние задания по выпуску многих видов
машин и оборудования, особенно для энергетики, горной
промышленности, станкостроения, транспорта, строи-
тельства, сельского хозяйства.
Состоявшийся в феврале 1956 г. XX съезд партии вы-
двинул в качестве важнейшей задачи в области развития
народного хозяйства значительное повышение темпов
технического прогресса. Рост технического уровня всех
отраслей промышленности должен был обеспечиваться за
счет комплексной механизации и автоматизации произ-
водственных процессов, внедрения новейших высокопро-
изводительных станков, машин и аппаратов, постоянного
совершенствования технологии производства. Выполнение
этих задач в значительной части падало на машинострое-
ние — ведущую отрасль технического прогресса.
Еще больший размах приобрело развитие советского
машиностроения в 60-е годы, когда создавался ряд совер-
шенно новых отраслей производства, проектировались и
осваивались десятки и сотни видов новых машин и обо-
рудования, не имевших аналогов не только в отечествен-
ной, но и в мировой практике. Важнейшие задачи разви-
тия машиностроения (в том числе тяжелого, энергетиче-
ского, транспортного, химического, сельскохозяйственного)
были определены в решениях XXII (1961 г.) и XXIII
(1966 г.) съездов КПСС, Пленумов ЦК КПСС, состояв-
шихся в эти годы.
358
Научный центр советского машиностроения
Технический прогресс машиностроения требовал но-
вых достижений технических наук, расширения и углуб-
ления научных исследований, особенно в области маши-
новедения. В принятой в 1961 г. Программе партии было
отмечено: «Применение науки становится решающим фак-
тором могучего роста производительных сил общества.
Развитие науки и внедрение ее достижений в народное
хозяйство будет и в дальнейшем предметом особой забо-
ты партии» 4. При этом в числе наиболее важных задач в
области теоретических исследований отмечалась «разра-
ботка теории и принципов создания новых машин» 5. Па-
раллельно с ростом и расширением производственной
базы машиностроительной промышленности должны
были развиваться и углубляться научные основы маши-
ностроения.
Академик А. А. Благонравов хорошо понимал, что в
условиях интенсивного развития машиностроения, когда
расширялись его производственная, исследовательская и
конструкторская базы, росла сеть отраслевых НИИ и КБ,
усложнялись решаемые научные задачи,— все более воз-
растала роль Института машиноведения. Среди множест-
ва научных и проектных организаций машиностроитель-
ного профиля ИМАШ являлся единственным в стране
межотраслевым научно-исследовательским институтом
машиностроения, который мог ставить и решать крупные
проблемы, одинаково актуальные как для тяжелого,
транспортного и энергетического машиностроения, так и
для станкостроения, авто-, судо- и авиастроения.
Но не только это определяло возрастающую роль Ин-
ститута машиноведения. ИМАШ призван был решать и
те проблемы машиностроения, которые не имели преце-
дента, возникали в тех или иных случаях впервые. Та-
кие проблемы появлялись на острие новых направлений
развития машиностроения либо создавались на стыке от-
раслевых и межотраслевых проблем. Так было при раз-
работке новых образцов космической и атомной техники,
гидроэнергетики, новых технологических и транспорт-
ных машин.
О многих серьезных вопросах, которые поставила на-
роднохозяйственная практика перед машиностроением.
4 Материалы XXII съезда КПСС. М.: Политиздат, 1961. С. 415.
5 Там же. С. 416.
Во главе Института машиноведения
359
а оно, в свою очередь,— перед наукой о машинах,
А. А. Благонравов писал в большой, проблемной статье,
опубликованной в газете «Правда» в августе 1954 г. Он
сформулировал ряд первоочередных задач в области со-
здания основ теории современных машин, исследования
прочности и пластичности материалов, износоустойчиво-
сти деталей и узлов машин.
Предвидя трудности, которые предстоит преодолеть
ученым-машиноведам, А. А. Благонравов подчеркивал,
насколько усложняется комплекс исследований, необхо-
димых для создания новых высокопроизводительных ма-
шин. «Многие факторы,— писал он,— не имевшие суще-
ственного значения и учитывавшиеся весьма приближен-
но, сейчас становятся значимыми, требующими точного
учета и глубокого изучения. Таковы, например, удары в
звеньях машин, влияние зазоров в сочленениях па дина-
мику машин, вопросы динамической точности и т. д. За-
дачи современной теории машин являются комплексны-
ми, требующими широкого фронта согласованной рабо-
ты огромного коллектива научных и инженерных работ-
ников многих специальностей» 6.
С учетом наиболее важных задач, стоявших перед
ИМАШ, дирекция института внесла в президиум
АН СССР предложение об изменении организационной
структуры института. Это предложение было принято,
и с 1954 г. в составе ИМАШ создаются шесть отделов.
Каждому из них поручалась разработка соответствующе-
го научного направления, таких, как теория механизмов
и машин, конструирование и расчет деталей машин, тре-
ние и износ в машинах, точные измерения в машино-
строении, резание металлов, электросварка.
Основная часть научных сотрудников была сосредото-
чена в отделах теории машин и механизмов, конструиро-
вания и расчета деталей машин, трения и износа в ма-
шинах. Несколько меньшим по составу был отдел точных
измерений в машиностроении; немногочисленными явля-
лись технологические отделы — резания и электросварки.
(В дальнейшем технологические отделы, существовавшие
в ИМАШ еще с конца 30-х годов, отпочковались от ин-
ститута. И это было естественно: создание и развитие в
6 Благонравов А. А. Проблемы советского машиностроения//Прав-
да. 1954. 13 авг.
360
Научный центр советского машиностроения
стране большого числа самостоятельных научных и про-
ектных организаций, разрабатывающих широкий круг
вопросов технологии машиностроения, исключили необ-
ходимость существования в Институте машиноведения
своих технологических отделов.)
Таким образом, с приходом А. А. Благонравова к руко-
водству ИМАШ главные усилия коллектива института
сосредоточились на решении актуальных проблем маши-
новедения, выдвинутых в эти годы развивающимся совет-
ским машиностроением. Основными среди них были про-
блемы теории машин и механизмов, включая исследова-
ния машин-автоматов; методы расчета деталей машин па
прочность, вибрацию, трение, изнашивание; проблемы
теории точности.
Анатолий Аркадьевич рассматривал изменение струк-
туры института не как самоцель, а как средство усиле-
ния работы в основных научных направлениях. В то же
время он полагал, что новая структура института позво
лит не только сосредоточить на главных направлениях
научного поиска научные силы ИМАШ, но и привлечь к
совместным исследованиям широкий актив ученых и ин-
женеров.
Так, уже в 1954 г. Институт машиноведения, учиты
вая важную роль теории машин в дальнейшем прогрессе*
машиностроения провел широкое научное совещание,
в котором приняли участие свыше 350 человек от
120 научных учреждений, втузов, конструкторских бюро
и машиностроительных заводов. Цель, которую руковод
ство ИМАШ ставило перед этим совещанием,— проанали
зировать состояние теории машин в Советском Союзе,
выявить основные задачи, стоящие в этой области пер ед,
отдельными отраслями машиностроения, и установить те
общие узловые задачи теории машин, решение которых
необходимо для дальнейшего развития основных отраслей
советского машиностроения.
В совещании приняли участие крупнейшие ученые,
конструкторы и инженеры, работавшие над проблемами
теории машин в разных отраслях машиностроения.
А. А. Благонравов как директор ИМАШ и председатель
оргбюро выступил на совещании со вступительным ело
вом. Основной доклад «Современное состояние теории
машин и ее ближайшие задачи» сделал академтн;
И. И. Артоболевский. Доклад доктора технических паук
Во главе Института машиноведения
361
А. П. Малышева был посвящен подготовке кадров спе-
циалистов в области теории механизмов и машин (и та-
кие темы тоже были предметом обсуждения на совеща-
нии) .
Ученые и специалисты разных отраслей промышлен-
ности выступили с докладами, касавшимися задач теории
машин в различных областях техники. Были заслушаны
доклады академика В. И. Дикушина и кандидата техни-
ческих наук А. П. Владзиевского «Некоторые научные
вопросы станкостроения», академика ВАСХНИЛ И. Ф. Ва-
силенко «Проблемы в области теории сельскохозяйст-
венных машин и механизации сельского хозяйства»,
доктора технических наук В. Т. Костицына «Основные
проблемы теории машин текстильной, легкой и пищевой
промышленности», члена-корреспондента АН УССР
С. Н. Кожевникова «Основные проблемы теории метал-
лургических машин и оборудования», доктора техниче-
ских наук Н. Г. Домбровского «Основные задачи в обла-
сти теории и расчета строительных машин». Специалисты,
выступившие в прениях, поддерживая основные положе-
ния, выдвинутые докладчиками, поставили ряд важных
задач теории машин в области станкостроения, гидротур-
бостроения, легкого, текстильного, пищевого и других
отраслей машиностроения. Совещание показало, что твор-
ческий процесс создания новых машин требует широко-
го использования опыта и всех достижений современной
науки и практики, тесного содружества работников науки
и производства.
Успех 1-го Всесоюзного совещания позволил Институ-
ту машиноведения придать таким научным форумам по-
стоянную основу. По инициативе академиков А. А. Бла-
гонравова и И. И. Артоболевского широкие и представи-
тельные совещания по основным проблемам теории ма-
шин начали созываться каждые три года. Вначале они
Проходили в Москве, в Институте машиноведения, а с
1964 г.— в других городах (в Киеве, Сухуми, Ленин-
граде, Тбилиси). О популярности совещаний можно су-
дить по тому, что уже в 1961 г. в работе 3-го Всесоюз-
ного совещания участвовало более 800 человек. На этих
широких научных форумах обсуждались результаты мно-
гих исследований, координировалась деятельность отдель-
ных научных центров, намечались новые направления ра-
бот в области механики машин.
362
Научный центр советского машиностроения
При деятельной поддержке А. А. Благонравова при-
водились всесоюзные совещания не только по теории ма-
шин, ио и по другим важным проблемам машиноведения.
Анатолий Аркадьевич практическими делами утверждал
авангардную роль Института машиноведения в деле ор-
ганизации и координации исследований по основным на-
правлениям пауки о машинах. Так, в 1960 г. было созва-
но широкое совещание по методам испытаний на изна-
шивание, в 1966 г.— Всесоюзное совещание по склеромет-
рии, в 1968 г.— совещание по газовой смазке, в 1969 г.—
Всесоюзный симпозиум по природе трения твердых тел,
в 1971 г.—совещания по моделированию трения и из-
носа и по механизму фрикционного взаимодействия.
Б 1972 г. состоялось Всесоюзное координационное сове-
щание по проблемам газовой смазки, а в 1975 г.— Все-
союзная научная конференция по теоретическим про-
блемам трения и смазки.
Немало научных конференций и совещаний было со-
звано ИМАШ по проблемам прочности материалов и кон-
струкций, теории точности и надежности, акустической
динамике машин, биомеханике систем человек—машина,
теории и принципам устройства роботов и манипулято-
ров. Созывая совещания, дирекция ИМАШ активно при-
влекала к участию в них широкую аудиторию ученых и
специалистов, отраслевых научно-исследовательских ин-
ститутов, заводских лабораторий, конструкторских бюро,
высших учебных заведений. Многие из конференций п
совещаний по своей представительности и широкому кру-
гу рассматривавшихся вопросов могли по праву сравнить-
ся с научными съездами.
В начале 60-х годов А. А. Благонравов уделяет мно
го времени и внимания организационной перестройке, ко-
торая коснулась и Отделения технических наук АН СССР,
и непосредственно Института машиноведения. Анатолию
Аркадьевичу приходится участвовать во многих совеща
ниях как в президиуме Академии наук, так и в Совете
Министров, Госплане и других организациях, где подго
тавливались важные решения, направленные на повыше
ние эффективности научных исследований в стране. Kai;
известно, в апреле 1961 г. ЦК КПСС и Совет Министров
СССР приняли постановление «О мерах по улучшению
координации научно-исследовательских работ в стране и
деятельности Академии наук СССР». Этим постановлена
Во главе Института машиноведения
363
ем предусматривался ряд крупных мероприятий в систе-
ме Академии наук. «Считать важнейшей задачей всех
научно-исследовательских учреждений,— говорилось в
постановлении,— дальнейшее усиление исследований во
всех областях науки и техники, и прежде всего расшире-
ние научно-исследовательских работ по основным науч-
ным проблемам, имеющим большое народнохозяйственное
значение, с тем чтобы советская наука и техника в крат-
чайший срок достигла новых, еще более крупных успе-
хов» 7.
Постановление возлагало на Академию наук СССР
руководство теоретическими исследованиями в области
естественных и общественных наук в стране и освобож-
дало академические научные учреждения от разработки
отраслевой научно-технической тематики. Те институты и
учреждения Академии наук, где отраслевая тематика
превалировала в общем объеме исследований, выделялись
из академии и передавались в соответствующие министер-
ства и госкомитеты. Всего из Академии наук СССР
была выделена в этот период почти половина всех науч-
ных учреждений.
В июле 1963 г. был утвержден новый академический
устав и созданы 15 (в дальнейшем 17) специализирован-
ных отделений Академии наук СССР. Одним из основных
в области технических наук стало Отделение механики и
процессов управления, которое возглавил видный спе-
циалист в области механики и космической техники, один
из организаторов и руководителей комплексных иссле-
дований космического пространства академик Б. Н. Пет-
ров.
В числе многих учреждений научно-технического про-
филя Институт машиноведения в начале 60-х годов вы-
шел из состава Академии наук СССР. Однако являясь
межотраслевым научно-исследовательским институтом,
разрабатывающим фундаментальные проблемы машино-
ведения, ИМАШ сохранил тесную научно-методическую
связь с Академией наук, особенно с новым Отделением
механики и процессов управления. В состав этого отде-
ления вошли руководящие научные сотрудники ИМАШ:
академики А. А. Благонравов, И. И. Артоболевский,
7 Собрание постановлений Правительства СССР. М., 1961. № 7=
С. 50.
364
Научный центр советского машиностроения
Н. Г. Бруевич, а в дальнейшем академик Ю. Н. Работнов
и член-корреспондент АН СССР К. В. Фролов.
С 1963 г. Институт машиноведения был переведен в
систему Министерства станкостроительной и инструмен-
тальной промышленности СССР. Однако рамки его дея-
тельности были гораздо шире запросов одного машино-
строительного министерства. Поэтому по настоянию
А. А. Благонравова передачи ИМАШ в ведение Минстан-
копрома СССР была обусловлена специальным протоко-
лом. В нем определялись фундаментальный характер ис-
следований, выполняемых Институтом машиноведения,
и научно-методическое руководство его деятельностью со
стороны Академии наук. Этот протокол был подписан
вице-президентом АН СССР академиком В. А. Кирилли-
ным, министром станкоинструментальной промышленно-
сти СССР А. И. Костоусовым и утвержден председателем
Госкомитета СССР по координации научно-исследова-
тельских работ К. Н. Рудневым.
Деятельность института в последующие годы нагляд-
но показала, насколько своевременными и дальновидны-
ми были те меры, которые предпринял директор ИМАШ
для сохранения фундаментальности и высокого теорети-
ческого уровня научных работ института. Была обеспече-
на преемственность традиционных научных направлений
и создана основательная база для новых научных разра-
боток. Одновременно ИМАШ избежал той ведомственной
ограниченности, которая могла сузить его исследователь-
ские задачи и заметно снизить уровень исследований.
А. А. Благонравов добивался того, чтобы деятельность
ИМАШ носила межотраслевой характер и удовлетворяла
интересы не одной отрасли, а всего машиностроения в
целом.
По мере развития исследовательских работ и расши-
рения научной тематики, отпочкования и развития новых
направлений научного поиска каждое из основных науч-
ных направлений ИМАШ требовало создания соответст-
вующих организационных форм, преобразования, а иног-
да и ломки прежней организационной структуры.
Как руководитель института Анатолий Аркадьевич
осторожно подходил ко всякого рода «оргпреобразова-
ниям». Но когда необходимость структурных изменений
становилась очевидной, он всегда их поддерживал и до-
бивался необходимого утверждения и в академических,
Во главе Института машиноведения
365
и в министерских инстанциях. Так, с 1964 г. базовые на-
правления научной деятельности института были сосре-
доточены в новых отделах — кинематики и динамики
машин, теории колебаний, вибрации и акустики, автома-
тизации умственного труда, прочности машиностроитель-
ных материалов, исследования напряжений и деформа-
ций, теории трения, износостойкости.
Научно-исследовательские работы в этот .период вели
более 20 научных лабораторий, каждая из которых была
ориентирована на решение проблемных вопросов в рам-
ках основных направлений научной деятельности ин-
ститута. К примеру, вопросы прочности разрабатывали
следующие лаборатории: исследования напряжений и де-
формаций в машинах; динамической прочности; контакт-
ной прочности; прочности машиностроительных материа-
лов; пластических деформаций; прочности при повышен-
ных температурах; физических основ прочности. Таким
образом, обеспечивалось всестороннее и глубокое изуче-
ние проблем прочности, теоретически и практически важ-
ное для всех отраслей машиностроения.
Важным начинанием дирекции ИМАШ было создание
в институте хорошо оснащенного вычислительного цент-
ра со специальной лабораторией программирования.
ВЦ позволил создать надежное математическое обеспече-
ние широко развернувшихся теоретических и экспери-
ментальных исследований, усовершенствовать методы ре-
шения многообразных и весьма сложных задач в области
машиноведения. Особенно благотворную роль ВЦ сыграл
в 70-е годы, когда в ИМАШ формировались некоторые
новые направления исследовательских работ.
Постоянное внимание уделял А. А. Благонравов кад-
ровому пополнению института, росту научной квалифи-
кации его сотрудников, привлечению новых способных и
инициативных исследователей.
Но дело не только в количественном росте коллекти-
ва. Анатолий Аркадьевич в своих выступлениях на уче-
ном совете, на заседаниях партбюро и месткома, на
партийных и профсоюзных конференциях не раз подчер-
кивал важность качественного роста специалистов, все-
мерного повышения научной квалификации сотрудников
института. И он сам как директор ИМАШ и заведующий
лабораторией машин-автоматов, как председатель ученого
совета и член партийного бюро делал все от него зави-
366
Научный центр советского машиностроения
сящее, чтобы талантливые сотрудники получали необходи-
мые возможности для творческого роста, повышения на-
учной квалификации в аспирантуре, докторантуре в про-
цессе выполнения серьезных исследовательских работ8.
За годы директорской деятельности А. А. Благонраво-
ва численность аспирантов института возросла вдвое —
с 44 до 90 человек. Ежегодно на заседаниях советов
защищались многие докторские и кандидатские диссерта-
ции. Институт машиноведения по праву стал авторитет-
ной школой подготовки высококвалифицированных науч-
ных кадров ученых-машиноведов в СССР. Многочислен-
ные ученики Анатолия Аркадьевича, ставшие известными
учеными, плодотворно трудятся в различных отраслях
народного хозяйства страны.
В 70-е годы Институт машиноведения вступил как
ведущая организация в области основных направлений
науки о машинах в СССР. Периоды становления, разви-
тия и укрепления института были заполнены большой и
напряженной работой, позволившей утвердить машинове-
дение как фундаментальный комплекс технических наук,
объективно направляющих и определяющих технический
прогресс машиностроения.
Коллектив ИМАШ имел основания гордиться про-
деланной работой, теми крупными достижениями, кото-
рые институт имел в своем научном активе. Неоднократ-
но институт отмечали за успехи в работе, награждали
почетными дипломами ВДНХ. В 1970 г., к столетию со
дня рождения В. И. Ленина многие сотрудники институ-
та были награждены юбилейными медалями за высокие
показатели в социалистическом соревновании. Памятной
юбилейной медали был удостоен и директор института
академик А. А. Благонравов.
Но достижения и заслуги, как всегда считал Анато-
лий Аркадьевич, не означали покоя и замедления разви-
тия. Наоборот, они звали к новому движению, к углуб-
лению и расширению научно-исследовательских работ.
Большие задачи, поставленные перед советским машино-
строением в годы девятой пятилетки, та ответственная
роль, которая была возложена на отечественное машино-
ведение, создавали новые стимулы развития и углубле-
8 См.: Усков М. К., Пархоменко А. А. Развитие теории и практики
сокетского машиноведения. М.: Наука, 1980. С. 161.
Во главе Института машиноведения
367
ния многогранных научных исследований, проводимых
ИМАШ. В эти годы дирекция института и его ученый
совет неоднократно обсуждали и рассматривали наиболее
важные и актуальные направления, в которых должна
была сосредоточиться научная деятельность коллекти-
ва ИМАШ. Своевременность этих обсуждений, всесторон-
ний анализ перспективных и текущих проблем обеспечи-
ли преобладание в научных разработках института наи-
более актуальных и необходимых для машиностроения
исследований.
В определении целей, задач и перспектив развития
Института машиноведения заметную роль сыграло со-
званное в 1974 г. заседание президиума Академии
наук СССР, на котором обсуждались вопросы развития
в Академии наук СССР и академиях союзных республик
исследований, связанных с прогрессом машиностроения.
В обсуждении доклада академика Б. Н. Петрова, в при-
нятии решений по этим вопросам участвовали видные ис-
следователи-машиноведы и ученые, представляющие
смежные отрасли наук,— академики А. II. Александров,
И. И. Артоболевский, А. А. Благонравов, Н. Г. Бруевич,
В. И. Дикушин, М. В. Келдыш, А. М. Прохоров,
IO. Н. Работнов, Н. Н. Рыкалин и др.
Выступая на этом совещании, Анатолий Аркадье-
вич основное внимание сосредоточил на проблемах, раз-
работка которых имеет решающее значение для развития
машиностроения как ведущей отрасли народного хозяй-
ства. Как правило, эти проблемы имеют межотраслевой,
фундаментальный характер. В числе таких проблем
А. А. Благонравов назвал повышение надежности и дол-
говечности машин, прочности и износоустойчивости их
основных частей; развитие механики машин, управления
ими и их системами; совершенствование контроля каче-
ства машин и их диагностики; развитие существующих
и разработка новых технологических процессов; создание
новых машиностроительных материалов; экономические
вопросы производства машин. Постоянно отстаивая глу-
бокий, фундаментальный характер машиноведческих ис-
следований, директор ИМАШ подчеркнул необходимость
укрепления связей института с академическими научны-
ми учреждениями.
Такая точка зрения получила полную поддержку. От-
мечая роль Института машиноведения в решении про-
368 Научный центр советского машиностроения
блем развития машиностроения, президент АН СССР
академик М. В. Келдыш указал на заседании президиу-
ма Академии наук, что Отделение механики и процессов
управления должно усилить свою роль в научно-методи-
ческом руководстве проблемами, решаемыми ИМАШ.
«Отделению нужно усилить работу по рассмотрению и
утверждению планов Института машиноведения в соот-
ветствии с существующим положением о научно-методи-
ческом руководстве этим институтом...» 9.
Фактически уже тогда, в 1974 г., был предрешен во-
прос о необходимости возвращения Государственно-
го научно-исследовательского института машиноведения
в систему Академии наук. К сожалению, Анатолий Ар-
кадьевич в конце года серьезно заболел и не смог завер-
шить то дело, которое он считал важным и в организа-
ционном и в научном отношении. Но имя академика
А. А. Благонравова, присвоенное ИМАШ, стало симво-
лом тесной связи института с академической альма-ма-
тер, символом безусловной причастности ИМАШ к тем
фундаментальным научным разработкам, которые всегда
отличали академическую науку (окончательно вопрос
о возвращении ИМАШ в систему Академии наук СССР
был решен в начале 1980 г.).
* * *
Нельзя не остановиться и на таком, крайне важном
для Института машиноведения обстоятельстве. Речь идет
о том творческом, деловом, доброжелательном климате,
который умел создавать А. А. Благонравов как директор
института в коллективе большого научного учреждения.
Деловитость и принципиальность, компетентность и
скромность, строгая взыскательность и действенная под-
держка — вот те главные черты, благодаря которым ака-
демик А. А. Благонравов завоевал высокий авторитет
среди людей, стал не только назначенным, но и признан-
ным руководителем крупнейшего научного института.
Интересно и поучительно привести здесь, хотя бы
кратко, в сокращении, хранящиеся в рукописном архи-
ве ИМАШ воспоминания некоторых сотрудников ИМАШ,
знавших Анатолия Аркадьевича много лет, работавших
вместе с ним и под его руководством.
9 Весты. АН СССР. 1974. № 6. С. 56.
Во главе Института машиноведения
369
Пресс-конференция в США. Справа налево: академик А. А. Благон-
равов, космонавт Г. С. Титов, доктор Гленн, доктор Драйден
Вот что вспоминает один из ветеранов института, док-
тор технических наук, профессор А. К. Дьячков:
«А. А. Благонравову была присуща удивительная ясность
мышления. Это исключительный ум, редкий по остроте,
быстро реагирующий и четко схватывающий главное.
У него всегда немного фраз, но много дела.
Анатолий Аркадьевич всегда показывал исключитель-
ную способность быстро ориентироваться в сложной об-
становке, найти «корень» вопроса и немногими словами
дать решение, обоснованное и правильное.
Это его свойство особенно ярко было заметно в пер-
вое время его появления в институте. До него в дирек-
ции по многим важным вопросам шли длительные деба-
ты — искали правильное решение, подходя к нему с
разных позиций. С приходом А. А. Благонравова дли-
тельность оперативных совещаний резко уменьшилась.
Его активность не была диктатурой, а как-то естест-
венно выходила из существа вопроса; решение действи-
тельно было правильным и, безусловно, обоснованным.
Основные свойства Анатолия Аркадьевича как чело-
века — отзывчивость, благожелательность к другим и
370
Научный центр советского машиностроения
удивительное умение быть немногословным, но убеди-
тельным, четко разъясняющим и убеждающим. Он не
любил отказывать обращающимся к нему с просьбами,
всегда искал пути помощи, а если и приходилось отка-
зать,—делал это весьма тактично, с сожалением, как бы
извиняясь перед посетителем и стараясь всемерно сгла-
дить свой отказ.
А. А. Благонравов часто бывал за рубежом. Там его
настойчиво атаковали журналисты. Его остроумные, крат-
кие ответы нравились журналистам. Как пример, можно
указать на случай в аэропорту Орли под Парижем. Это
случилось накануне первого полета человека в космос.
Пресса что-то знала, но неопределенно и жаждала уточ-
нений. Анатолий Аркадьевич летел через Париж куда-то
дальше.
Самолет сел в Орли весьма жестко, со значительным
ударом — настолько, что выходная дверь заклинилась.
Чтобы освободить пассажиров, пришлось вызывать брига-
ду, которая высверлила подвеску двери. Пассажирам,
и в том числе А. А. Благонравову, пришлось порядочно
посидеть в самолете уже после приземления.
Когда после длительного ожидания Анатолий Аркадье-
вич (вышел из смолета, на него буквально набросилась
толпа журналистов с одним единственным, но настойчи-
вым вопросом: «Когда СССР пошлет человека в космос?»
Вопрос престижный, отвечать нужно, но как? Если ска-
зать: «Не знаю» — это вызовет неудовлетворение... Он
блестяще вышел из положения, ответил: «Тогда, когда
будет обеспечено безопасное и надежное возвращение че-
ловека на землю»,—и выразительно показал на авиалай-
нер. Такой ответ на фоне неполадки с, казалось бы, на-
дежным самолетом был встречен с улыбками и похвалой.
Ответ обошел все газеты Парижа и других французских
городов.
Подобные примеры можно привести и из нашей по-
вседневной жизни. Говорили об одном научном работни-
ке — много обращали внимания на то, где он работал,
что делал, по каким сложным направлениям шел. Ана-
толий Аркадьевич просто решил вопрос: важно пе то,
куда он шел, а важно, куда пришел — к полезному для
нас направлению и опыту.
Анатолий Аркадьевич умел выбирать лучший путь к
цели. Его решения часто были неожиданными и просты-
Во главе Института машиноведения
371
ми. Он был человеком большого ума и прекрасного
сердца».
А вот что говорит о А. А. Благонравове доктор тех-
нических наук Елена Васильевна Герц, хорошо знавшая
его по многолетней совместной работе.
«Более двадцати лет я работала в лаборатории Ана-
толия Аркадьевича под его непосредственным руководст-
вом. Впервые он появился в нашей лаборатории в каче-
стве заведующего в 1953 г., в доме на ул. Осипенко, где
мы тогда работали. До этого лабораторию возглавлял
член-корреспондент АН СССР В. В. Добровольский, ко-
торый ушел затем па пенсию. Как рассказывал впослед-
ствии А. А. Благонравов, ему предложили на выбор быть
директором в нашем институте или в МВТУ им. Баума-
на, и он выбрал первое, причем сначала решил только
заведовать лабораторией, чтобы присмотреться, а потом
уже решить относительно директорства.
С первого появления Анатолий Аркадьевич покорил
нас своим обаянием, доброжелательность, чувством юмо-
ра. В течение следующих дней ровно в 9 часов он акку-
ратно появлялся в лаборатории, причем заставал в основ-
ном одних женщин. Однажды он заявил: «Я вижу в этой
лаборатории только женская половина строго подчиняет-
ся дисциплине». Мы тут же передали его слова мужчи-
нам, которые после этого уже не рисковали ни на мину-
ту опаздывать на работу. Анатолий Аркадьевич как в
первые дни, так и впоследствии, до самых последних
дней сам был очень дисциплинирован, никогда и никуда
не опаздывал — ни на одно заседание; этого же он тре-
бовал от других.
Он очень быстро освоился с тематикой лаборатории и
принял активное участие в ее работе. Когда мы хотели
поставить его стол к окну, на лучшее место (лаборато-
рия тогда размещалась в одной большой комнате), он
воспротивился этому и сел за свободный стол, который
стоял в довольно темном месте.
Вскоре после прихода А. А. Благонравова в ИМАШ
на ученом совете отмечалось его 60-летие. Это происхо-
дило в нашем большом конференц-зале. Выступали уче-
ные, генералы, представители министерств, читали адре-
са и передавали их Анатолию Аркадьевичу. Потом при-
несли громадную стопу адресов, поручили мне передавать
их юбиляру и зачитывать, от кого адрес. Вскоре он шеп-
372
Научный центр советского машиностроения
пул мне сочувственно: «Вам, наверно, уже надоело пере-
давать такие тяжелые папки?..»
Запомнилась его речь, которая и меня, и многих при-
сутствовавших очень взволновала. Там был такой мо-
мент: «Все юбиляры хотят, чтобы их профессия развива-
лась и процветала, а я бы хотел, чтобы моя бывшая про-
фессия — кадрового военного — совсем исчезла с лица
земли, чтобы. никогда не было войн и не требовалось
готовиться к ним...»
Наш институт в то время был «крепким орешком» да
и лабораторией управлять одновременно было нелегко.
Помню однажды в присутствии А. А. Благонравова воз-
ник большой спор между Н. П. Раевским и мной, тогда
еще совсем молодым младшим научным сотрудником.
Спор касался результатов эксперимента. Я неоправданно
горячилась и настаивала на своем, а Раевский очень упи-
рался и тоже оставался при своем мнении. Вдруг ко мне
подходит Анатолий Аркадьевич и говорит очень тихо:
«Вы правы, Елена Васильевна». Мне сразу стало ясно,
что хотя и права, но, по-видимому, была излишне резка
с Н. П. Раевским, и мне стало очень стыдно. Я замолча-
ла, но урок, преподанный Анатолием Аркадьевичем, за-
помнила на всю жизнь.
Он был скромным человеком, не любил никакой пока-
зухи, был сдержанным и очень корректным. Когда мы,
женщины, входили в директорский кабинет, он всегда
поднимался и шел нам навстречу. Скромность его была
такой, что он не считал себя вправе оказывать какие-
либо привилегии своей лаборатории, поэтому мы, как
правило, получали меньше всего каких-либо благ (обору-
дования, штатных единиц и т. п.). Я помню только один
случай, когда по просьбе заведующего отделом академика
И. И. Артоболевского Анатолий Аркадьевич согласился
выделить дополнительно две должности младших науч-
ных сотрудников в нашу лабораторию.
Будучи директором, он продолжал внимательно руко-
водить нашей работой. Как-то узнав о моих трудностях,
он рекомендовал мне книгу своего ученика В. А. Мали-
новского, которую он помог ему опубликовать. И дейст-
вительно, эта книга повлияла на всю мою дальнейшую
работу. Он давал нам ценные советы, так как хорошо
разбирался в нашей работе, особенно в термодинамике,
которую знал досконально.
Во главе Института машиноведения
373
Однажды по приказу министра нам поручили весьма
трудную работу, которую мы никак не могли выполнить
силами своей лаборатории. Нужно было собрать типовые
схемы управления станками из выпускаемых нашей про-
мышленностью элементов пневмоавтоматики, провести
экспериментальное исследование и сравнительный анализ
по самым различным показателям — надежности, быстро-
действию, экономической эффективности и т. д. Мы были
в отчаянии. И тогда Анатолий Аркадьевич нашел пре-
красный выход: мы привлекли к сотрудничеству всех
разработчиков этих элементов. По нашим схемам они из-
готовили образцы, привезли их в Москву, и здесь под
нашим руководством на одном из заводов были проведе-
ны всесторонние эксперименты. Задание министра было
выполнено, и престиж нашего института в этой области
еще более укрепился.
Всегда с удовольствием участвовал Анатолий Аркадье-
вич в наших вечерах, которые мы устраивали обычно по
случаю праздников 8 Марта, 1 Мая, Нового года. До его
прихода в ИМАШ старшие научные сотрудники обычно
не принимали участия в этих вечерах, в лучшем случае
они присутствовали на торжественной части. И вот како-
во было наше удивление, когда на один из таких вечеров
явился Анатолий Аркадьевич, причем пришел он точно
в назначенное время. На вечера эти всегда все опаздыва-
ли, и, когда он вошел в конференц-зал, там были только
организаторы вечера. Вот и пришлось нам «занимать»
его нашими разговорами довольно долгое время, пока не
собрались все участники. Кстати, он никогда не садился
за «почетный стол» или на «почетное» место. Так как
обычно сотрудники каждой лаборатории занимали отдель-
ный стол, он всегда садился со своей лабораторией. Дер-
жался на вечерах он просто, на равных, много шутил
и смеялся.
...Последнее время Анатолий Аркадьевич, будучи
очень болен, все-таки приезжал на работу. Превозмогая
боль, он продолжал работать и при этом всегда оставался
корректным и доброжелательным ко всем сотрудникам,
имевшим с ним дело. Таким сдержанным, внимательным,
с доброжелательной улыбкой и желанием помочь оста-
нется он в нашей памяти навсегда...»
Прощание А. А. Благонравова с институтом произо-
шло 25 января 1975 г., когда он внезапно и неожиданно
374
Научный центр советского машиностроения
для всех приехал на улицу Грибоедова. Уже потом вы-
яснилось, что в этот день он был выписан из одного гос-
питаля и переведен в другой — более специализирован-
ный.
Воспользовавшись коротким временем переезда, Ана-
толий Аркадьевич поехал к себе в институт. Он поднялся
на второй этаж, тепло поздоровался с секретарем, зашел
в свой кабинет. Никого из администрации и сотрудников
не приглашал, никуда не звонил. Через час-полтора он
уехал, видимо, чувствовал себя очень нехорошо. За ко-
роткое время присутствия он успел разобрать бумаги в
своем столе, просмотрел ящики сейфа, передал секрета-
рю, что и кому следует отдать. Потом вышел в прием-
ную, пожал руки всем присутствовавшим, тепло попро-
щался и уехал.
Уехал навсегда...
Его не стало через десять дней, 4 февраля 1975 г.
ИНСТИТУТ МАШИНОВЕДЕНИЯ
И РАЗРАБОТКА
ПРОБЛЕМ ПРОЧНОСТИ
(к истории постановки фундаментальных
и прикладных исследований) 1
Технический прогресс советского машиностроения
предопределил развитие многих отраслей отечественной
промышленности, энергетики, транспорта, сельского хо-
зяйства.
Создание новых конструкций и технологических про-
цессов, освоение новых материалов и повышение эксплуа-
тационной эффективности механического оборудования
тесно связаны с развитием исследований в области строи-
тельной механики машин, в области упругости, пластич-
ности и прочности материалов и конструкций.
Уже в первые послереволюционные годы создаются
научные лаборатории и институты, в которых организу-
ются исследования прочности сталей и легких сплавов
1 Из кн.: Научные проблемы машиностроения. М.: Наука, 1988.
С. 20—30,
ИМАШ и разработка проблем прочности
375
для зарождающихся автотракторной и авиационной отрас-
лей промышленности, разрабатываются вопросы статики
и динамики железнодорожного и подвижного составов,
вопросы аэрогидродинамики поршневых агрегатов и тур-
бомашин.
Первая и вторая пятилетки индустриального развития
Советского Союза сочетаются с коренным усилением на-
учно-технической базы и исследовательской деятельности
в машиностроении. Создаются основные научно-исследо-
вательские институты ведущих отраслей: НАМИ,
ЦНИИТМАШ, ЦКТИ, ЭНИМС, ВИСХОМ и ряд других,
что способствует разработке методов испытаний и прак-
тического расчета на прочность и жесткость агрегатов
металлургического оборудования, станков, паровых тур-
бин, дизелей и других машин.
Однако опыт работы машиностроительных конструк-
торских и технологических бюро, а также заводских ла-
бораторий и специализированных институтов в связи с
решением все более сложных задач прочности показал
необходимость разработки новых методов опытного опре-
деления и расчета напряженности и прочности элементов
машин, которые отражали бы эффекты пластичности,
усталости, хрупкости, высоких и низких температур, оце-
нивая действительную несущую способность деталей в
условиях их службы.
В этом направлении развивается работа в Ленинград-
ском физико-техническом институте АН СССР, Институ-
те строительной механики АН УССР в Киеве, в ряде
высших учебных заведений: МГУ, ЛГУ, МВТУ, Ленин-
градском и Харьковском политехнических институтах,
Днепропетровском горном институте, МАИ и др. В них
создаются новые теории хрупкого и усталостного разру-
шения конструкционных сталей, усовершенствуется оп-
тический метод измерения плоских полей напряжений,
даются новые решения задач концентрации напряжений,
изгиба пластинок и оболочек, исследуется напряжен-
ность при колебательных состояниях валопроводов дизе-
лей, лопаток турбомашин и т. д.
В организованном Академией наук СССР Институте
машиноведения была предусмотрена разработка базисных
вопросов прочности для машиностроения. За первые до-
военные годы институт в этой области осуществляет ана-
лиз состояния исследований, главным образом определяю-
376
Научный центр советского машиностроения
щих предпосылки расчета на прочность типовых деталей
машин (валов, зубчатых и гибких передач, соединений
и пр.), им также ведется подготовка экспериментальной
базы по прочности.
В 1941 г. институт проводит первое в СССР научное
совещание по динамической прочности деталей машин,
а также совещание по контактной прочности. Эти сове-
щания отразили основные результаты, достигнутые к
тому времени по теоретическим и экспериментальным
методам определения вибрационной нагруженности в за-
висимости от условий возбуждения и рассеяния энергии
колебаний, по критериям хрупкого и усталостного раз-
рушения в вероятностной постановке, анализу эксплуа-
тационных разрушений, контактной напряженности и
критериям контактной несущей способности.
С началом Великой Отечественной войны работы ин-
ститута в области прочности были непосредственно под-
чинены интересам оборонной промышленности и выпол-
нялись в тесном сотрудничестве с заводами и специали-
зированными НИИ.
К концу войны и в первые послевоенные годы инсти-
тут ведет исследования по прочности, отражающие в из-
вестной мере опыт работы машиностроения военного вре-
мени. Проводятся совещания по конструктивным и тех-
нологическими методам повышения прочности деталей
машин, по динамике и прочности коленчатых валов,
пружин, методам исследования напряженных состояний
в узлах и конструкциях машин, статистическому аспекту
прочности, методам испытаний деталей машин на уста-
лость. Проведение этих совещаний и публикация их ма-
териалов стимулировали применение в конструкторских
бюро и в научно-исследовательских институтах промыш-
ленности усовершенствованных методов определения дей-
ствительной нагруженности и напряженности элементов
конструкций и оценки их несущей способности на основе
учения о пластическом и усталостном предельных состоя-
ниях.
Методы и средства электротензометрии разрабатыва-
лись лабораториями института в связи с их применением
как для исследования распределения напряжений, так и
для определения нагруженности деталей машин и кон-
струкций в условиях испытания и эксплуатации. Первые
работы института по измерению электрическими метода-
ИМАШ и разработка проблем прочности
377
ми усилий и деформаций были выполнены для определе-
ния безопасных в отношении колебаний режимов экс-
плуатации авиационных двигателей.
В тот же период в связи с исследованием действия
импульсных нагрузок был разработан метод сверхскорост-
ной рентгенографии для определения деформаций при
взрыве. В дальнейшем для исследования деформаций при
соударении деталей в ударных механизмах была разрабо-
тана специальная электронная аппаратура, позволяющая
регистрировать процессы деформации длительностью по-
рядка 1 мкс.
В 50-е годы формируются главные лаборатории инсти-
тута, разрабатывающие проблему прочности и пластично-
сти. Эти лаборатории устанавливают основные методы
исследования напряженности и прочности, создают ори-
гинальную научную аппаратуру и решают вопросы проч-
ности элементов ряда конструкций и материалов.
В связи с задачами прочности осуществлялись разра-
ботки методов исследования напряжении в таких основ-
ных направлениях:
— моделирование напряжений и упругих перемеще-
ний в объемных деталях и составных конструкциях при
силовых и температурных нагрузках;
— исследование напряжений на упругих объемных
поляризационно-оптических моделях;
— изучение полей деформаций и напряжений на по-
верхности узлов и деталей с помощью тензочувствитель-
ных покрытий в сочетании с многоточечной тензометрией;
— электрические измерения деформаций, а также тем-
ператур, давлений и вибраций при сложных условиях на-
турных испытаний и эксплуатации машин и конструкций
в полях нестационарных температур, электрических, маг-
нитных и радиационных, в полях высоких ускорений, по-
токах газа и жидкости;
— электромоделирование и расчет напряженности ис-
следуемых конструкций с применением электронных вы-
числительных машин в сочетании с экспериментальными
исследованиями.
Метод тензометрических моделей из материалов с низ-
ким модулем упругости был разработан для более эффек-
тивного исследования напряжений и перемещений в
сложных составных конструкциях с облегченным воспро-
изведением их вариантов, что обеспечило его применение
378
Научный центр советского машиностроения
в ряде конструкторских бюро (ЛМЗ, Уралмашзавод, Но-
вокраматорский и Ижорский заводы и др.). Для измере-
ния объемной напряженности сложных конструкций
были развиты методы «замораживания», рассеянного све-
та и моделей с прозрачными оптически чувствительными
вклейками.
Применительно к задачам термической напряженно-
сти был разработан метод механического моделирования
упругих температурных напряжений по заданному тем-
пературному полю путем «замораживания» «свободных»
температурных расширений и «размораживания» полной
составной модели. Этот метод использован при проекти-
ровании ряда конструкций корпусов реакторов, работаю-
щих под давлением, в связи с оценками их прочности и
допустимых тепловых режимов работы.
Развитие и применение поляризационно-оптического
метода исследования напряжений в сложных конструкциях
на объемных моделях основывается на достигнутых ре-
зультатах теоретических исследований по установлению
закономерности поляризации при просвечивании моделей с
учетом их оптической анизотропии под напряжением. Раз-
рабатываемые методы измерения и создаваемая оптиче-
ская аппаратура предусматривали повышение их разре-
шающей способности и возможности зональных измере-
ний по объему модели. Были созданы первые отечествен-
ные материалы с высокой оптической чувствительностью
ЭД-6-М и оптически нечувствительные (ОНС) в крупных
блоках и без начального оптического эффекта.
Разработанные Институтом машиноведения оптиче-
ские методы нашли применение в лабораториях промыш-
ленности и вузов. Для исследования статистических и
динамических усилий и напряжений в конструкциях
была разработана дистанционная тензоаппаратура с
индуктивными датчиками п датчиками сопротивления.
Высокое качество измерительных каналов (чувствитель-
ность и стабильность) позволило применить их для иссле-
дования различных конструкций. В дальнейшем разра-
ботка многоканальных систем измерения деформаций,
усилий и вибраций была направлена на повышение их
помехоустойчивости, обеспечение длительных измерений
при высоких температурах, автоматизацию измерений с
быстродействием до 1000 с-1 при цифровой регистрации.
Достигнутые в этом направлении результаты позволи-
ИМАШ и разработка проблем прочности
379
ли осуществить исследования в эксплуатационных усло-
виях деформаций, жесткостей и усилий в ряде уникаль-
ных машин и конструкций, создаваемых советским
машиностроением (гидротурбины Днепровской, Цимлян-
ской, Куйбышевской, Братской ГЭС, турбогенераторы
Череповецкой ГРЭС и барабаны котлов высокого давле-
ния ТЭЦ Мосэнерго, конструкции реакторов Нововоро-
нежской и других АЭС). Разработанные институтом ме-
тоды и средства исследования деформаций получили
эффективное применение в НИИ и КБ промышленности,
при его методической помощи были созданы крупные
лаборатории оптического метода и тензометрии на 20 ве-
дущих предприятиях.
В Институте машиноведения была выдвинута концеп-
ция квазихрупкого разрушения, па основе которой пред-
ложена методика определения сопротивления металлов
отрыву. В связи с этим были разработаны методы оценки
сравнительной прочности образцов с концентраторами на-
пряжений, существенные для оценки сопротивления раз-
рушению при низких температурах.
В первые послевоенные десятилетия были проанали-
зированы и экспериментально изучены колебания гибких
роторов, отражающих как упругую реакцию, так и маят-
никовый эффект, рассмотрено прохождение роторов через
кратные резонансы при плоских и пространственных ко-
лебаниях. Исследование связности колебаний упругих
систем с неравномерностью вращения возбудителей по-
зволило охарактеризовать особенности прохождения ре-
зонанса упругими системами.
Разработаны вопросы прочности деталей машин и кон-
струкций при повышенных и пониженных температурах
в свете температурно-временных зависимостей уравнений
состояния и критериев сопротивления усталостному и
хрупкому разрушению. Установленное экспериментально
существование обобщенной кривой циклического деформи-
рования, наличие закономерностей подобия в смысле эф-
фекта уровня напряжений, числа циклов и времени,
а также единственность кривых деформирования для раз-
ных видов напряженных состояний позволили аналитиче-
ски описать зависимость между циклическими напряже-
ниями и деформациями. Тем самым стало возможным
распространить методы теории малых упругопластических
деформаций на решение в кинетической постановке задач
380
Научный центр советского машиностроения,
о напряженном состоянии элементов конструкций при
малоцикловом нагружении.
Решение ряда задач, поставленных перед институтом,
по обеспечению прочности нового мощного энергетическо-
го и технологического оборудования осуществляется
совместными разработками ряда лабораторий института.
Дальнейшее развитие исследований в области прочности
в Институте машиноведения было сосредоточено на трех
основных направлениях: экспериментальной механике де-
формируемых тел, механике деформирования и разруше-
ния и механике композиционных сред.
По линии первого направления были осуществлены
систематические экспериментальные и вычислительные
исследования усилий и перемещений в узлах и деталях
машин, полей деформаций и напряжений под действием
тепловых, механических, статических и динамических на-
грузок (в области упругих, малых и больших упруго-
пластических деформаций), разработаны методы и сред-
ства этих исследований, включающие чувствительные
элементы, преобразующую аппаратуру и специализиро-
ванные измерительные комплексы. По второму направ-
лению проведены исследования механических закономер-
ностей изотермического и неизотермического упругопла-
стического циклического деформирования, критериев
образования и развития хрупкого, малоциклового, дли-
тельного циклического и усталостного разрушений.
По третьему из указанных направлений была выполнена
разработка основных принципов механики композицион-
ных сред на базе построения критериев разрушения для
анизотропных материалов, анализа номинальной и местной
напряженности на различных стадиях разрушения, изу-
чения микро- и макродефектности и повреждаемости.
Результаты комплекса выполненных фундаментальных
исследований при этом были использованы для обосно-
вания прочности и ресурса ряда машин и конструк-
ций в различных отраслях машиностроения и новой тех-
ники.
Разработка методов и средств расчетно-эксперимен-
тальных исследований деформаций и напряжений перво-
го из указанных направлений применительно к конструк-
циям машин, работающих в экстремальных условиях,
осуществляется'* в институте совместной работой группы
взаимно дополняющих лабораторий. Научный потенциал
ИМАШ и разработка проблем прочности
381
этих лабораторий обеспечивает как разработку методов
и средств измерений, включая оптические и электронные
системы, так и расчетные решения соответствующих за-
дач с применением методов математического моделирова-
ния и средств вычислительной техники. При этом исполь-
зуются разработки в области методов и средств механи-
ческих и оптических измерений, электроники, новых ма-
териалов, вычислительной техники, расчетных методов
определения деформаций и напряжений, методов модели-
рования. Эти работы направлены на проведение исследо-
ваний полей деформаций, тензометрических исследований
натурных конструкций, определение динамических напря-
жений, создание средств автоматизированной обработки
результатов измерений.
В широкой области экспериментальных методов иссле-
дования напряжений в машиностроительных конструкци-
ях работы лабораторий института были сосредоточены на
одном из важнейших направлений — экспериментальных
методах изучения температурных напряжений, обеспечи-
вающих решение соответствующих задач при создании и
эксплуатации нового энергетического оборудования, имею-
щего сложные виды конструкций и тепловых нагрузок.
Для решения этих задач институтом были в последние
годы развиты следующие методы исследования деформа-
ций и напряжений в конструкциях:
— моделирование силовых, температурных и динами-
ческих напряжений (тензометрические модели из мате-
риалов с низким модулем продольной упругости, модели
поляризационно-оптического метода для трехмерных си-
ловых, общих и местных, и термоупругих напряженных
состояний: физическое моделирование гидроупругости
конструкций энергетического оборудования);
— методы и средства тензометрических исследований
на натурных конструкциях (информационно-измеритель-
ные системы высокотемпературной и динамической тензо-
метрии; методы натурной высокотемпературной тензо-
метрии, в том числе на внутренних поверхностях энерге-
тического оборудования при различных режимах его ра-
боты, хрупкие тензочувствительные покрытия со стабиль-
ными характеристиками);
— расчетно-экспериментальные методы определения
общих и местных напряжений в осесимметричных систе-
мах при силовых и температурных нагрузках с учетом
382
Научный центр советского машиностроения
особенностей взаимодействия элементов энергетического
оборудования и упругопластических деформаций.
Неотъемлемой частью проводимых исследований явля-
ется проверка и применение разработанных методов и
средств исследования на объектах и их внедрение, что
осуществляется совместно с промышленными научно-ис-
следовательскими институтами, конструкторскими бюро и
заводами при решении ими задач создания, усовершенст-
вования и эксплуатации машин и оборудования.
В частности, методы и средства определения деформа-
ций и напряжений в конструкциях применены для анали-
за прочности оборудования первого контура реакторов
атомных электростанций и корпусов паровых турбин.
Объектами исследования конструкций первого контура
АЭС являлись корпус реактора, внутрикорпусные устрой-
ства реактора, патрубки корпусов, резьбовые соединения,
корпус и коллектор парогенератора, корпус главного цир-
куляционного насоса и другие элементы оборудования.
При этом на моделях и на натурных конструкциях в ус-
ловиях эксплуатации изучалось действие следующих ви-
дов нагрузок: затяг соединения главного разъема корпу-
са реактора; внутреннее давление; тепловые и динамиче-
ские нагрузки, создаваемые потоками теплоносителя при
нестационарных и аварийных режимах; технологические
нагрузки.
Как правило, эксперименту на натурных конструкциях
и их моделях предшествует расчетный анализ, необходи-
мый для уточнения задач и условий экспериментального
исследования. Корпуса энергетического оборудования и
их элементы рассчитываются методами строительной меха-
ники как многократно статически неопределимые осесим-
метричные системы из элементов оболочек и колец с при-
менением вариационно-разностного метода и метода ко-
нечных элементов.
Приведем некоторые конкретные примеры.
Исследования напряжений в резьбовом соединении
главного разъема корпуса реактора при относительно
большом диаметре шпильки и малых размерах резьбы
требует воспроизведения в модели взаимосвязанных по-
лей общих и местных напряжений и условий контакта по
виткам резьбы. Эта задача решается на крупномасштаб-
ных упругих объемных моделях соединений шпилька-
гайка и шпилька-корпус из прозрачного оптически не-
ИМАШ и разработка проблем прочности
383
чувствительного материала с оптически чувствительной
вклейкой в осевой плоскости, нагружаемых при комнат-
ной температуре, когда модуль упругости достаточно вы-
сок и не нарушаются условия контакта по виткам резьбы
и на «замораживаемых» моделях. Граничные условия для
модели шпилька—корпус в виде секции с пятью шпиль-
ками устанавливаются путем уточненного расчета корпу-
са. Находится распределение усилий по виткам, напря-
жения по дну резьбы. Для рассмотренных конструкций
установлено, что коэффициент концентрации напряжений
в соединении шпилька—корпус выше, чем в соединении
шпилька—гайка и при неблагоприятной форме дна от-
верстия во фланце может быть значительная концентра-
ция напряжений.
Метод механического моделирования термоупругих
напряжений при известном температурном поле получил
дальнейшее развитие. Применение этого метода оказыва-
ется целесообразным для сложных форм и сопряжений
деталей в случаях, когда расчет практически невыполним.
Показана возможность применения метода для широкого
класса конструкций и с его использованием исследованы
термоупругие напряжения в ряде типовых узлов созда-
ваемых конструкций атомных реакторов (патрубки и
резьбовые соединения из разнородных материалов, корпус
реактора, корпус и коллектор парогенератора и др.).
Хрупкие тензочувствительные покрытия могут явить-
ся весьма эффективным средством оценки напряженного
состояния в точках поверхности детали. Однако приме-
няемые до последнего времени типы лаковых хрупких
покрытий были не стабильны по тензочувствительности,
токсичны и огнеопасны, не пригодны при изменении
влажности и температуры. В связи с этим институтом
проведена разработка двух новых типов хрупких покры-
тий (наносимые газопламенным напылением канифоль-
ного типа, оксидные наклеиваемые), которые обеспечива-
ют проведение количественных измерений в различных
условиях испытаний на натурных конструкциях из раз-
личных материалов.
Существенное значение в развитии методов исследо-
вания напряжений, деформаций и усилий в деталях ма-
шин и конструкциях имело создание методов и средств
экспериментального определения этих величин в услови-
ях эксплуатации. Одной из наиболее трудных задач в
384
Научный центр советского машиностроения
этой области является обеспечение экспериментальных
исследований современного энергетического оборудования,
работающего при высоких параметрах теплоносителя и
при наличии радиации.
Для решения этой задачи был выполнен цикл работ по
созданию информационно-измерительной системы высоко-
температурной тензометрии (ИИСВТ), включающей в
себя комплекс технических средств сбора, преобразова-
ния и обработки информации, объединенной общей
структурой и математическим обеспечением, необходи-
мым на всех стадиях проведения экспериментальных ис-
следований деформаций и усилий при высоких темпера-
турах и радиационном воздействии. Создана серия термо-
радиационностойких тензорезисторов, привариваемых и
приклеиваемых тензорезисторов для длительного (сотни
часов) тензометрирования в диапазоне температур до
700° С. Измерительный комплекс ИИСВТ имеет широкие
пределы измерения выходного сигнала тензорезистора с
учетом возможного значения неинформативной составляю-
щей и разброса значений номинального сопротивления
при высокой разрешающей способности. Применение
ИИСВТ на стадиях градуировки тензорезисторов и тензо-
метрии объектов позволило обеспечить единый подход к
решению задачи, разработать наиболее надежные и удоб-
ные для применения в ЭВМ формы представления мет-
рологических характеристик тензорезисторов и пакет
соответствующих программ.
За прошедшее десятилетие в лаборатории натурных
исследований напряжений получил существенное разви
тие метод натурных тензометрических исследований, по
зволивший успешно выполнить исследования напряжен
но-деформированного состояния высоконагруженных уз
лов уникального энергетического оборудования, включая
паровые турбины, корпуса, внутрикорпусные устройства
и другое оборудование первого контура атомных эле к
тростанций в условиях эксплуатации.
При проведении этих исследований основное внимание
было уделено определению действительных напряжений,
возникающих на внутренних поверхностях стенок корпу
сов, омываемых теплоносителем, где реализуются пап
большие напряжения при переходных режимах работы
оборудования, в том числе при тепловых ударах. Надо
сказать, что измерения деформаций и температур па
ИМАШ и разработка проблем прочности •v ,
внутренней поверхности стенок корпусов ^оборудования,
омываемых паровой или пароводяной средой, при быстро-
меняющейся температуре и высоких внутренних давле-
ниях представляют в условиях эксплуатации электростан-
ций сложную задачу. Была создана система натурной
тензометрии, обеспечившая автономную защиту измери-
тельных точек при длительных измерениях на корпусах
паровых турбин и атомных реакторов в условиях их пу-
сконаладки и в первый период эксплуатации. Для реги-
страции деформаций на внутренних и наружных поверх-
ностях оборудования в зонах с быстрым изменением
температур были разработаны и применены при натур-
ных исследованиях корпусов цилиндров высокого давле-
ния паровых турбин гермотензодатчики, не требующие
дополнительной защиты и отличающиеся малой тепловой
инерционностью. • ' .
При проведении натурных измерений в конструк-
циях энергетического оборудования используется разра-
ботанный в институте передвижной измерительный и
вычислительный комплекс, обеспечивающий многоточеч-
ные измерения статических и динамических деформации
и температур, а также .оперативную обработку в процес-
се измерений получаемых данных. Этот комплекс вклю-
чает рассмотренную информационно-измерительную си-
стему высокотемпературной тензометрии.
Разработанная система натурной тензометрии позволи-
ла впервые в отечественной практике провести измерения
напряжений на внутренних поверхностях энергетического
оборудования при различных эксплуатационных режимах.
Длительность таких измерений при горячих испытаниях
реакторов около 20 дней. Применение малоинерционных
гермотензорезисторов и термопар обеспечило выполнение
измерений при быстрых изменениях температур тепло-
носителя — при пусках, резких остановках турбины и
сбросах нагрузки.
С использованием приведенной системы определяются
спектральные характеристики нагруженности внутри-
корпусных устройств (ВКУ) при режимах горячей об-
катки первого контура реактора. При переходных режимах
работы реактора в рассмотренных случаях размахи наи-
больших напряжений в ВКУ в течение короткого време-
ни в несколько раз превышают динамические напряже-
ния при стационарных режимах, но они незначительны.
13 к. В. Фролов
386
Научный центр советского машиностроения
Измерениям на натурных конструкциях в условиях их
эксплуатации предшествуют расчет и модельные иссле-
дования напряжений. Развит способ моделирования и по-
вышена точность измерений применительно к конструк-
циям из большого числа сопрягаемых элементов сложной
формы.
В последние годы актуальной становится проблема
вибраций элементов конструкций в нестационарных по-
токах жидкостей и газов. Расчетное и экспериментальное
решение задач гидро- и аэроупругости имеет существен-
ное значение для ВКУ атомных реакторов, теплообмен-
ников и трубопроводов первого контура АЭС, находящих-
ся под воздействием высокоскоростного пульсирующего
потока жидкого теплоносителя. Специфика таких объек-
тов определяется случайным характером нагружения и
конструктивной сложностью. Для выявления присущих
таким системам нелинейных эффектов, характеристик
нагружения и конструкционного демпфирования, динами-
ческих характеристик и условий закрепления и обратных
связей было необходимо проведение комплекса экспери-
ментальных исследований. Проведение в полном объеме
натурного эксперимента требует больших затрат средств
и времени, поэтому в дополнение к натурным исследова-
ниям рационально применять крупномасштабное модели-
рование.
Дальнейшие задачи в рассматриваемой области иссле-
дований определяются существенным повышением мощ-
ностей в отдельном агрегате и рабочих параметров
перспективных энергетических установок, их тепловой и
динамической нагруженности. Это требует как дальнейшего
развития и расширения использования на стадии проек-
тирования, производства и эксплуатации существующих
методов исследования, так и разработки и применения
методов и средств диагностики прочности и ресурса —
регистрации истории нагружения по деформациям и кон-
троля ресурса мощных агрегатов по текущему состоянию.
Эта проблема является основной в дальнейших исследо-
ваниях института в области механики деформирования и
разрушения.
V.
БИОМЕХАНИКА СИСТЕМ
ЧЕЛОВЕК-МАШИНА
ЧЕЛОВЕК
В СЛОЖНОМ МИРЕ ВИБРАЦИЙ1
Все существующее — от элементарных частиц до
звездных систем — подвержено колебаниям. Чаще гово-
рят о вредном, порой катастрофическом воздействии виб-
ций, однако у них могут быть и вполне мирные профес-
сии: внутрицехового транспортера, помощника виброро-
бота, шлифовальщика, виброизмельчителя, литейщика и
даже медика.
Трудно переоценить значение фундаментальных иссле-
дований в области машиноведения для практической дея-
тельности человека. Машиноведение — это сумма идей и
принципов, лежащих в основе машиностроения — фунда-
мента производительных сил общества. Машиноведение
и машиностроение синтезируют достижения механики,
математики, физики, химии и других естественных наук.
Сегодня мы стали свидетелями выдающихся научных от-
крытий, проложивших дорогу принципиально новой тех-
нике и технологии, о которых еще совсем недавно мы чи-
тали только на страницах научно-фантастических ро-
манов.
К крупным и бесспорным достижениям отечественной
науки, безусловно, можно отнести разработку фундамен-
тальной теории вибрационных машин и механизмов. Там,
где есть движение, есть и колебания, и последними мож-
но управлять в пользу первого — таков главный прин-
цип, на который опираются при конструировании подоб-
ных машин и создании технологических процессов, ос-
нованных на использовании вибрации.
Будучи сравнительно молодой и быстроразвивающейся
отраслью машиностроения, вибрационная техника нахо-
1 Из кн.: Наука и человечество. 1985. М.: Знание, 1986. С. 241-
259.
13*
388 Биомеханика систем человек—> машина?
rvlt все более широкое практическое применение: Тккие
машины имеют высокую производительность, сочетаю-
щуюся с минимальными энергозатратами; вибрационное
воздействие в десятки и сотни раз интенсифицирует мно-
гие технологические процессы. Сегодня это не только про-
грессивная технология, но и технология будущего.
В последние годы появились принципиально новые
сферы приложения вибрационной техники, такие, ' как
микробиология, космическая технология, создание новых
материалов.
В одних и тех же технологических процессах вибра-
ция, как правило, выполняет сразу несколько функций,
поэтому проще всего создать классификацию вибрацион-
ной техники по ее назначению: перемещение, обработка
дисперсных систем (они состоят из веществ или тел в
различных фазовых состояниях), резание, разрушение,
сепарация и т. д.
Вибрационное перемещение — это не только транспор-
тировка, но и основа разнообразных технологических про-
цессов: сопутствующее ему состояние виброожижения или
виброкипения, в котором находится сыпучий перемещаю-
щийся материал (вибрация делает материал как бы жид-
ким или имитирует его кипение), создает благоприятные
условия для протекания многих из них в поточном
режиме.
Самая многогранная область применения вибраций —
обработка дисперсных систем. В виброожиженном или
виброкипящем слое ускоряется массообмен. В виброки-
пящем слое интенсифицируются различные химические и
физико-химические реакции: каталитические и твердо-
фазные, горения, экстрагирования, растворения, выщела-
чивания и т. д. Помимо этого, можно назвать еще смеше-
ние, разделение материалов, уплотнение сыпучих смесей
и бетонов, кристаллизацию, обработку давлением, закал-
ку, сушку, обезвоживание, гранулирование, мойку, цен-
трифугирование и т. д. Вибрационной технике под силу
и такие операции, как точение и сверление, абразивная
обработка, дробление и измельчение, разрушение горных
пород и мерзлых грунтов и пр.
Созданию вибрационной техники предшествовала глу-
бокая разработка теории и методов расчета вибрационных
механизмов и машин. Следует заметить, что, несмотря на
относительную конструкционную простоту подобных ма-
Человек гв сложном мире вибраций
389
шин, теория их сложна и для ее развития пришлось
привлечь аппарат нелинейной механики, использовать
современную аналоговую и вычислительную технику.
ВИБРАЦИОННЫЕ МАШИНЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Теоретическим ’ «прототипом» многих вибрационных
машин служит динамическая модель одиомассовой маши-
ны с дебалансным (т. е. неуравновешенным) вибровоз-
будителем (рис. 1). Исследования модели позволяют от-
ветить на целый ряд вопросов, возникающих у конструк-
тора (скажем, каким образом снизить динамические
нагрузки на основание машины), и во многом предсказать
Рис. 1. Динамическая мо-
дель одномассовой машины
с дебалансным вибровоз-
будителем (вибратором)
Рис. 2. Зависимость ам-
плитуды колебаний одно-
массовой машины и угло-
вой скорости вращения мас-
сы вибратора от времени
(угловая скорость возраста-
ет от нулевого значения)
/ддоасть [ Аослерезонансный J рео/сим
резонанса\ переходный ! с дорезонансной
процесс 1 амплигпудай
390
Биомеханика систем человек — машина
поведение будущей машины. Например, оказалось, что
если мы хотим обеспечить малые динамические нагрузки,
т. е. создать рабочий режим колебаний с относительно не-
большой амплитудой, то добиться этого можно, только
пройдя через область резонанса (рис. 2). В этом случае
наблюдается «затягивание» (прогиб кривой) угловой ско-
рости вибратора в области резонанса и достаточно слож-
ный переходный процесс, создающий большие динамиче-
ские нагрузки в упругой подвеске.
Введение второй массы в динамическую схему (рис. 3)
улучшает виброизоляцию (уменьшает упомянутые на-
грузки) . Одновременно как в резонансном, так и в рабо-
чем, зарезонансном режиме обеспечивается увеличение
вынуждающей силы. При этом вторую массу можно ис-
пользовать либо как второй рабочий орган, либо как виб-
ротранспортирующее устройство.
Стремление удовлетворить одновременно нескольким,
порой противоречивым требованиям, предъявляемым к
вибрационным машинам, привело к появлению трехмассо-
вых схем (рис. 4).
Итак, вибрация в одномассовой машине вызывается
вращением массы дебалансного вибратора. При этом воз-
действие центробежных сил на массу машины происходит
во всех направлениях, лежащих в плоскости вращения.
Если мы хотим, чтобы направление воздействия было
строго определенным, то нам уже потребуется два деба-
лансных вибратора, которые должны вращаться в проти-
воположные стороны, вообще говоря, с одинаковой угло-
вой скоростью, зеркально повторяя движение друг друга.
Только в этом случае их воздействия, скажем, в верти-
кальном направлении будут суммироваться, а в горизон-
тальном — уравновешиваться. Если вращение обеспечи-
вается независимыми, кинематически несвязанными дви-
гателями, то создать такие условия практически невоз-
можно. Поэтому для синхронизации вибраторов вводилось,
например, зубчатое зацепление (принудительная синхро-
низация). Долгое время считалось, что без нее получить
желаемый эффект нельзя.
Большой неожиданностью оказалось то, что зубчатого
зацепления может и не быть вообще: если дебалансные
вибраторы установлены на одной рабочей плате, то их
вращение и по угловой скорости, и по фазе синхронизи-
руется нужным образом, так сказать, автоматически,
Человек в сложном мире вибраций
391
Рис. 4. Динамическая модель трехмассовой вибрационной машины
благодаря колебаниям несущего тела. И ничего удиви-
тельного в этом нет. Явление самосинхронизации было
известно еще во времена Гюйгенса. Все мы со школьной
скамьи знаем, что период колебания маятника зависит от
его длины, однако если два или несколько маятников
разной длины подвесить на одной перекладине, то они
будут колебаться синхронно: происходит нечто вроде
перекачки колебаний. В случае с вибраторами происхо-
дит, по сути дела, то же самое.
Сегодня можно сказать, что явление самосинхрониза-
ции изучено достаточно полно (в основном советскими
исследователями). Его преимущество заключается в том,
что в виброприводе отпадает необходимость в быстро-
изнашивающихся и сильношумящих зубчатых зацепле-
ниях или цепных передачах.
Характер динамических процессов в машинах вибра-
ционного принципа действия в большой мере определяет-
ся источником энергии, генерирующим возмущающие виб-
рационные нагрузки. От его свойств существенно зависит
устойчивость рабочего режима. Наши теоретические и
экспериментальные исследования, выполненные в этом
направлении, значительно расширили возможности виб-
рационной техники и технологии и во многом способство-
вали совершенствованию вибрационных машин и меха-
низмов.
Вибрационные машины, как уже отмечалось, нашли
392
Биомеханика систем человек — машина
применение практически во всех областях техники.
Приведем лишь несколько конкретных примеров.
К основным видам вибрационных транспортных про-
цессов относятся перемещение по горизонтали или с не-
большим подъемом, подъем по винтовой грузонесущей
поверхности, погрузка и выпуск из емкостей и т. д. За-
метим, что в вертикальном конвейере данного типа вин-
товая поверхность не вращается, а лишь вибрирует:
подъем происходит только под воздействием вибрации.
Разновидностью вибрационного конвейера является вол-
новой конвейер (рис. 5).
Вибрационные конвейеры особенно удобно использо-
вать для внутрицеховой транспортировки деталей и их
подачи к сборочным роботам. Они найдут самое широкое
применение в малолюдном производстве ближайшего бу-
дущего.
И дело здесь не только в том, что вибрационный кон-
вейер высокопроизводителен. Оказывается, механические
законы движения детали по нему таковы, что заставляют
ее ориентироваться определенным образом, более того,
бракованные детали, имеющие другое распределение мас-
сы, приобретают иную, отличную от этой определенной
ориентацию. Снабженный дополнительными несложными
устройствами конвейер в определенном рабочем режиме
может как перемещать детали, так и отбраковывать и
ориентировать их. Это-то и делает удобным его совмещение
с роботом, для которого важна ориентация захватываемой
детали. Кстати, выполненные в Институте машиноведе-
ния им. А. А. Благонравова АН СССР исследования по-
казали,- что ускорить сборку деталей, т. е. повысить про-
изводительность робота в несколько раз, и одновременно
снизить потребляемую энергию можно, сделав его вибро-
роботом, движение исполнительных органов у которого
происходит в резонансных режимах.
Вибрационные конвейеры широко используются для
транспортировки сыпучего материала, которая часто
совмещается с его технологической обработкой (сушкой,
обеспыливанием, обезвоживанием, гранулированием и
т. д.).
Вибрационные мельницы и дробилки (рис. 6) пред-
назначены для измельчения разнообразных твердых ма-
териалов. Кроме того, с их помощью осуществляются по-
верхностная обработка деталей, химическое взаимодейст-
Человек в сложном мире вибраций
393
Рис. 5. Расчетная схема волнового конвейера под нагрузкой
Рис. 6. Схема вибра-
ционной мельницы.
Часть вала, находя-
щаяся внутри каме-
ры, децентрирована,
поэтому его враще-
ние вызывает вибра-
цию
вие порошков и т. д. Камере (одной или нескольким)
сообщается вибрация в результате вращения децентриро-
ванного вала. Помимо обрабатываемого материала, в ка-
меру, если это нужно, помещают специальные обрабаты-
вающие тела (шары, цилиндры, стержни, трубы и пр.).
В таких устройствах могут проходить комбинированные
процессы, сочетающие механическое и тепловое воздейст-
вия (измельчение с сушкой), механическое и электриче-
ское (виброэлектромеханическая обработка) и др.
Вибрацию используют и для отделочных операций,
например для обработки части или всей поверхности де-
талей или заготовок. Их помещают в свободном или за-
крепленном состоянии в камеру с наполнителем и рабо-
чей жидкостью, которые интенсивно перемешиваются под
394
Биомеханика систем человек — машина
действием вибрации. Таким способом осуществляются
очистка от коррозии, снятие заусенцев, закругление ост-
рых кромок, объемное шлифование и полирование, упроч-
нение поверхностей и выравнивание напряжений в по-
верхностных слоях, подготовка поверхностей под гальва-
нические и лакокрасочные покрытия и даже декоративная
отделка.
За последние два десятилетия широкое распростране-
ние во многих отраслях промышленности получили виб-
рационные методы интенсификации физических и хими-
ческих процессов в однофазных и многофазных системах.
При этом не только существенно ускоряется протекание
процессов, но и более полно используются взаимодейст-
вующие вещества. В некоторых случаях вибрация имеет
решающее значение: без нее процессы либо вообще не-
осуществимы, либо нерентабельны. Исследования в дан-
ном направлении проводятся многими научными учреж-
дениями, в том числе и Институтом машиноведения
АН СССР.
В машинах и аппаратах, предназначенных для этих
целей, нередко совмещается несколько технологических
операций. Примером могут служить уже упоминавшиеся
вибрационные конвейеры и мельницы, обработка загото-
вок и деталей.
Важнейшие среди устройств подобного назначения —
аппараты с виброкипящим слоем сыпучего вещества или
вибрационным перемешиванием суспензий, эмульсий и
потоков газовых пузырьков в жидкости. В виброкипящем
слое, как и в обычном кипящем, значительно ускоряется
протекание процессов, повышается качество продукции,
при этом размеры самих аппаратов уменьшаются. Наибо-
лее часто виброкипящий слой сыпучего материала в га-
зовой среде используется для тепло- и массообмена (ох-
лаждение, нагрев и сушка). Примером может служить
аппарат для охлаждения, нагрева и сушки с конвективной
передачей тепла (рис. 7).
Высокоэффективна термическая обработка металличе-
ских изделий в виброкипящем слое специально подобран-
ного тонкоизмельченного материала (корунда, песка
и т. д.), что связано с большой интенсивностью процесса
и возможностью регулировать теплообмен. Такая обра-
ботка, выполненная в защитной газовой среде, предохра-
няет поверхность деталей от обезуглероживания и окис-
Человек в сложном мире вибраций
395
/аз
дибралатал
материал
Поддал
о отбор-
ббрадашы-*
баемый
Рис. 7. Схема вибрационного аппарата для охлаждения, нагрева
и сушки с конвективной передачей тепла. Слой сыпучего материа-
ла находится на поддоне с отверстиями в вибрирующем лотке.
Охлаждающий или нагревающий газ движется снизу вверх
Рис. 8. Схема аппарата для вибрационного перемешивания жид-
кости с затопленными турбулентными струями. Диск с конически-
ми отверстиями колеблется в вертикальном направлении, в резуль-
тате чего возникают идущие вверх струи
ления. Способ пригоден и для их закалки, отпуска и нор-
мализации.
К параметрам, характеризующим марки стали, отно-
сится и критическая скорость охлаждения. Это, так ска-
зать, самая плохая скорость; при всех других вероят-
ность разрушения металлов под воздействием высоких
термических и структурных напряжений снижается, а их
прочностные свойства резко улучшаются. Уйти из обла-
сти критической скорости можно, интенсифицируя тепло-
обменные процессы, например путем виброперемешивания
среды, в которой происходит закалка металла.
Возможности метода проверялись в экспериментах с
цилиндрическими образцами из различных сталей. Испы-
тания образцов на разрыв показали, что в лабораторных
условиях охлаждение исследовавшихся сортов среднеуг-
леродистой стали в среде вода—воздух с интенсивным
виброперемешиванием увеличивает прочность металла на
10—15% по сравнению с аналогичными процессами в спо-
койной среде и не меняет его пластических свойств.
Сравнение данных электротермомеханической обработ-
ки и ступенчатой закалки стали в режиме вибропереме-
396
Биомеханика систем человек — машина
шивания охлаждающей среды говорит о том, что мате-
риал, полученный вторым способом, имеет почти такие
же прочностные свойства, как и полученный первым. Од-
нако второй способ существенно дешевле и, кроме того,
он экологически гораздо более чистый.
Говоря о виброперемешивании, упомянем еще адсорб-
цию отдельных газов из газовой смеси в виброкцпящем
слое из активированного угля, твердофазные химические
реакции, покрытие поверхности металлических деталей
полимерами.
В жидких средах интенсификация технологических
процессов достигается вибрационным перемешиванием,
например при вибрационном возбуждении затопленных
турбулентных струй в объеме жидкости (рис. 8). Отвер-
стия конической формы оказывают течению жидкости
значительно большее сопротивление в направлении их
расширения, чем в обратном направлении. В результате
при колебаниях диска вдоль стенок сосуда возникает
виброструйный эффект: из узких выходов отверстий вы-
рывается затопленная струя. Подобные аппараты приме-
няются, например, для выщелачивания, цементации,
сорбционных и экстракционных процессов, взаимодейст-
вия жидкостей и суспензии с газами.
Эффективность всех упомянутых процессов во многом
определяется выбором колебательного режима для рабо-
чего тела соответствующей машины, поэтому на практи-
ке мы встречаем самые разные, в том числе и очень
сложные, виды колебаний: гармонические и полигармони-
ческие, прямолинейные, двухкомпонентные и пространст-
венные. Траектория движения рабочего тела в общем
случае формируется за счет поступательных и крутиль-
ных колебаний. Диапазон частот начинается с инфразву-
ковых механических колебаний и распространяется до
ультразвуковых: низким частотам соответствует больший
размах колебаний, высоким — меньший.
Приведенные упрощенные схемы машин могут вы-
звать вполне закономерный вопрос: о каких, собственно,
достижениях идет речь, при чем здесь, так сказать, высо-
кая наука, ведь внешне все выглядит так просто. Нужно
сказать, что, во-первых, простота эта кажущаяся и кон-
струирование реальных машин базируется на кропотли-
вых и порой очень длительных теоретических исследова-
ниях и экспериментах; во-вторых, создать простое подчас
Человек в сложном мире вибраций
397
труднее, чем сложное; наконец, в-третьих, из факта по-
всеместного распространения такой техники автоматиче-
ски вытекает: она должна быть высокопроизводительной,
высоконадежной, а ее продукция — высококачественной,
а этого добиться нелегко.
Приведем пример, связанный с виорациопным воздей-
ствием на непрерывный процесс литья. Этот производст-
венный процесс имеет целый ряд преимуществ по срав-
нению с традиционными методами. Он позволяет решить
многие задачи механизации и автоматизации в металлур-
гии, создать поточное производство, повысить качество
продукции, экономить энергию (металл не нужно нагре-
вать второй раз перед его подачей на прокатный стан).
Суть его состоит в том, что расплавленный металл непо-
средственно из литейной машины или разливочного ков-
ша попадает в кристаллизатор, перемещаясь по которому
он постепенно, превращается в непрерывный слиток, по-
ступающий затем на прокатный стан (или в другую ма-
шину) .
При прохождении будущей заготовки через кристал-
лизатор возникает сопротивление движению, обусловлен-
ное трением. В результате в закристаллизовавшейся,
но еще сравнительно тонкой корочке слитка тяговое
устройство создает значительные напряжения, нередко
приводящие к ее разрыву и выплескиванию находящегося
внутри жидкого металла. Чтобы избежать этого, прихо-
дится ограничивать скорость литья. Согласовать литейную
машину с прокатным станом становится труднее.
Повысить скорость литья, вернее, уменьшить сопро-
тивление движению слитка через кристаллизатор и дей-
ствующие, в нем' напряжения помогают вибрационные воз-
действия, тл е. внедрение виброкристаллизатора.
Одновременно виброкристаллизатор ускоряет тепло- и
массообмённые. процессы й выравнивает распределение
температур в слитке. Как следствие, интенсифицируется
весь процесс, заготовка охлаждается более равномерно,
улучшается структура металла, поскольку его зерна ста-
новятся мельче, а посторонние включения распределяют-
ся более равномерно.
; При безвибрационной технологии в расплавленном
металле центры кристаллизации образуются прежде все-
го у стенок кристаллизатора. Сначала рост кристаллов
происходит в. :осцовном около поверхности слитка и в раз-
398
Биомеханика систем человек — машина
личных направлениях. Постепенно растущие из различ-
ных центров кристаллы смыкаются друг с другом,
и у поверхности образуется область мелких равноосных
кристаллов. Затем кристаллы начинают развиваться в
глубь расплава, образуя столбчатые вытянутые структу-
ры, которые ориентируются по направлению теплоотвода
и развиваются навстречу тепловому потоку. Наконец,
кристаллы входят в контакт друг с другом уже внутри
слитка.
Итак, внешняя часть слитка — это мелкие равноосные
кристаллы, далее расположены область столбчатых кри-
сталлов и центральная зона равноосных кристаллов.
Обычно примеси концентрируются в центральной зоне,
что ухудшает ее механические свойства. Область столб-
чатых кристаллов сама по себе обладает пониженной
прочностью. Известно, что механические свойства металла
улучшаются, если его структура однородна, а зерна име-
ют небольшие одинаковые по всем направлениям размеры
и случайную ориентацию в пространстве.
Вибрационные (преимущественно ультразвуковой ча-
стоты) воздействия на отливку усиливают как раз те фак-
торы, которые способствуют образованию подобной мел-
козернистой структуры. Вибрационная обработка стано-
вится еще более эффективной, если в расплав ввести
примеси, способные образовывать центры кристаллизации.
Мы пока еще не до конца разобрались,во всех тонко-
стях протекающих здесь процессов. Однако предваритель-
ная феноменологическая концепция помогает нам уже
сегодня оценивать уровень энергии, сообщаемой расплаву,
выбирать оптимальные параметры его движения в зави-
симости от величины вибрационных воздействий.
Для воспроизведения основных свойств металла, на-
ходящегося в кристаллизаторе в сложном двухфазном
(жидком и кристаллическом) состоянии, в Институте
машиноведения АН СССР разработана вязкоупругопла-
стическая инерционная модель. В весьма непростых урав-
нениях, описывающих течение процесса, отражены раз-
личные стадии деформирования слитка, учитываются усло-
вия перехода от упруговязких деформаций к пластиче-
ским и условиям отрыва корочки. Решаются они с
помощью ЭВМ.
В результате проведенных в Институте исследований
движения слитка через кристаллизатор, колеблющийся
Человек в сложном мире вибрации
399
вдоль своей оси и перпендикулярно к ней, удалось вы-
явить параметры, удобные для поиска закономерностей
данного процесса, а также найти характеристики эффек-
тивных колебательных режимов кристаллизатора, при ко-
торых снижается сопротивление движению заготовки че-
рез него в 4—5 раз.
ВИБРОЗАЩИТА
И ВИБРОДИАГНОСТИКА МАШИН
Расскажем о некоторых методах, созданных для иссле-
дования вибрационного состояния машин и механизмов,
их защиты от вибраций. Вибрации сопутствуют работе
любой машины, и они бывают не только полезны, как мы
видели (машины вибрационного принципа действия),
но подчас и очень опасны: как правило, именно вибрация
бывает причиной разрушения машин и конструкций, она
уменьшает их надежность, нарушает режим их работы.
Она оказывает вредное воздействие и на человека, но об
этом ниже.
Борьба с вибрацией — одна из важнейших научно-тех-
нических проблем, решить которую можно, только изучив
всю систему человек—машина—среда. Защиту от вибра-
ций необходимо предусмотреть еще на стадии расчета и
проектирования будущей машины. И здесь большая роль
отводится ЭВМ, на которых осуществляется математиче-
ское моделирование вибрапионпых процессов в еще не
существующей конструкции и производится, например,
отстройка от опасных резонансных частот.
Однако как бы ни были совершенны современные ЭВМ
и современные методы теории колебаний, вибрационные
эффекты любой реальной машины настолько сложны, что
описать их точно математическими уравнениями не пред-
ставляется возможным. Математическое моделирование
необходимо, но недостаточно. По этой причине и прово-
дятся эксперименты по доводке конструкций.
Для замера вибраций созданы специальные методы и
соответствующая аппаратура, прежде всего чувствитель-
ные датчики типа пьезоэлементов, микросопротивлений,
тензорезисторов и др. И здесь опять-таки необходимы глу-
бокие исследования: с одной стороны, датчики должны
иметь высокую прочность и чувствительность, с другой —
их самих требуется защитить от посторонних вибрациоп-
400
Биомеханика сисФ'ёМ'Ч&ЛОв'еП — Машина
ных, тепловых и электромагнитных полей. Разработана и
аппаратура, преобразующая электрический сигнал датчи-
ка в доступную информацию в вйдё цифр или графиков
(амплитудно-частотные характеристики). Эксперимен-
тальные данные в автоматическом, режиме обрабатыва-
ются на ЭВМ. В Институте машиноведения АН СССР соз-
даны уникальные виброиспытательная техника, помехо-
устойчивые датчики ,и специальная'/электронная реги-
стрирующая аппаратура. -Сейчас разрабатываются новые
бесконтактные методы для измерения вибраций машин и
механизмов, например с помощью лазерного луча. Вы-
сокая точность таких 'методов связана, в частности, с тем,
что при их использовании отпадает необходимость соеди-
нять датчики и аппаратуру электропроводами.
Простейший принцип, помогающий бороться с вибра-
цией,— устранить ее источник. Типичный такой источ-
ник — дисбаланс: неуравновешенность вращающихся де-
талей (роторов) в машинах. Его возникновение связано
с технологическими "погрешностями обработки и сборки
деталей, тепловыми деформациями, износом опор и самого
ротора в процессе эксплуатации и пр. Наряду с тради-
ционными методами балансировки оказалось возможным
для этих целей использовать лазерный луч (лазерная ба-
лансировка). Такие методы успешно разрабатываются в
Московском институте • инженеров гражданской авиации
(МИИГА) ив Институте машиноведения АН СССР
(об этом ниже).
Кроме отстройки от опасных резонансных частот и
балансировки, существуют и другие методы виброзащи-
ты: виброизоляция и виброамортизация с использовани-
ем материалов, поглощающих вибрацию (резина, пласт-
массы) , введение в конструкцию специальных виброза-
щитных схем, принцип действия которых опять-таки
основан на использовании вибрации. Для контроля за
этими системами и управления ими также нужны вибро-
измерительные приборы и помехоустойчивые датчики,
но только способные работать непосредственнд в самой
конструкции.
Такая аппаратура нужна еще и потому, что с ее по-
мощью можно прогнозировать аварийное состояние и
предупредить аварию. Известно, что 'в организме маши-
ны почти всегда есть дефекты, но небольшие из них, как
правило, не опасны. Однако иногда и они спустя какое-то
Человек в сложном-мире вибраций
401
время (особенно под действием вибрации) могут при-
вести к катастрофическим последствиям. Измеряемый
спектр вибрации, подобно кардиограмме сердца, несет в
себе информацию о состоянии машины.
В последние, годы вибродиагностика машин и кон-
струкций быстро развивается. Новые возможности откры-
ли перед ней успехи электроники; прежде всего это от-
носится к ответственным объектам — энергетическим
установкам, атомным электростанциям, авиационной тех-
нике и т. д.
Остановимся на примерах, связанных с лазерной ба-
лансировкой. Уже говорилось о том, что качество машин
в значительной мере определяется балансировкой их
быстровращающихся деталей, которая зависит от возмож-
ностей соответствующей техники. Идея балансировки
очень проста: убрать с неуравновешенной вращающейся
детали лишнюю, несбалансированную массу. Однако реа-
лизация такого процесса оказалась довольно сложной тех-
нической проблемой.
При традиционных способах уравновешивания рото-
ров, которые далеко не потеряли своего значения, ис-
пользуется многооперационная технология со значитель-
ной долей ручного труда и высокими затратами рабочего
времени. При балансировке с помощью, лазеров определе-
ние и устранение дисбаланса ротора осуществляются на
его ходу в одну операцию (лазерный луч просто испа-
ряет лишнюю массу), не требующую участия оператора-
балансировщика, что решает задачу полной или частич-
ной автоматизации таких работ.
Первые лазерные балансировочные станки были со-
зданы в нашей стране в 60-х годах. Это были импульс-
ные, дискретные устройства, использовавшиеся в точном
приборостроении для уравновешивания гироприборов.
Балансировку роторов большой массы нельзя осуще-
ствить с помощью дискретных источников. здесь в каче-
стве исполнительного лазера нужны очень мощные излу-
чатели, работающие в непрерывном режиме (газодинами-
ческие лазеры). Парадокс заключается в том, что
непрерывным световым потоком требуется устранить дис-
кретную дисбалансную массу. Решить проблему удалось,
сделав движения луча и несбалансированной массы син-
фазными: луч как бы отслеживает ее и выжигает
(рис. 9).
402
Биомеханика систем человек — машина
Zip ер и чеееий
агпражашель
Рис. 9. Схема лазерного балансировочного станка
Этим способом уравновешиваются роторы машин.
В сочетании с ЭВМ такие станки производят балансиров-
ку роторов массой до 100 т и более.
Чтобы решить общую задачу балансировки машин в
сборе, необходимо научиться в процессе эксплуатации
определять дисбаланс в многомассовых системах, где не-
сколько масс расположены на одном валу. Такое устрой-
ство оказалось возможным создать опять-таки с помощью
лазерного излучателя, который в данном случае играет
одновременно две роли: и измерителя и исполнителя.
ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА
ОТ ВИБРАЦИЙ
В работе столь полезных вибрационных машин есть,
как уже говорилось, и свои негативные стороны; прежде
всего вредное воздействие шума и вибрации на человека-
оператора, обслуживающего такую технику. В последние
годы усиленно разрабатываются эффективные способы
защиты от шума. Хуже обстоит дело с устранением вред-
ных вибраций. У большинства машин, механизмов, сило-
Человек в сложном мире вибраций
403
вых систем управления и т. д. существующий уровень
вибрации далек от идеального. В первую очередь это ка-
сается вибрационной техники.
Актуальность и острота проблемы объясняются очень
просто: ведь речь идет о здоровье людей и о создании
нормальных условий для их трудовой деятельности. Ре-
шению проблемы призваны содействовать проводимые в
Институте машиноведения исследования состояния и по-
ведения оператора как живого звена в единой биомеха-
нической системе человек—машина, подверженной вибра-
ционному воздействию. Их результаты стимулировали
развитие новой идеи: переформировать вибрационное
поле так, чтобы не только исключалось вредной влияние
на людей, но даже, наоборот, повышалась эффективность
их труда.
На рис. 10 приведена схема созданного в институте
информационно-измерительного комплекса, с помощью
которого изучаются динамические характеристики тела
человека, подвергаемого вибрационному тестированию.
Вибрации реальных машин, записанные на магнитофон-
ную пленку, через специальные устройства или генера-
тор синусоидальных колебаний сообщаются электродина-
Рис. 10. Схема информационно-измерительного комплекса для изу-
чения динамических характеристик тела человека, подвергаемого
вибрационному тестированию
404
Биомеханика систем человек — машина
Рис. 11. Зависимость амплитуды колебаний, которые регистриру-
ют датчики на голове (три верхних графика) и плече (нижний
график) человека, тестируемого на вибростенде, от частоты виб-
рационных возмущений. Сверху вниз: поза — сидя, положение поз-
воночного столба - вертикальное; та же поза, положение позвоноч-
ного столба — наклонное; поза стоя; та же поза. Три кривые на
каждом графике соответствуют различным уровням вибрации. Об-
ласти максимумов на кривых — наиболе опасные для здоровья зоны
мическому вибростенду. Человек-оператор, оснащенный
датчиками виброускорений, подвергается программному
тестированию. Сигналы с датчиков передаются для обра-
ботки в ЭВМ.
В экспериментах на комплексе установлено, что резо-
нансные свойства человеческого тела существенно зави-
сят от позы и его положения (рис. И). На базе полу-
ченных данных строится статистически представительная
математическая модель человеческого тела, учитывающая
антропометрические особенности. С ее помощью изучают-
ся резонансные свойства тела, что позволяет в конечном
итоге дать рекомендации по эффективной выброзащите
в диапазоне опасных частот. На основе таких исследова-
ний были разработаны нормы допустимых вибраций и со-
зданы государственные стандарты на методы техниче-
ских испытаний, . .
Человек в сложном мире вибраций
405
ВИБРАЦИОННОЕ ЗРЕНИЕ. ВИБРОТЕРАПИЯ
Усложняющиеся задачи управления современными ди-
намическими системами (подвижные объекты, энергети-
ческие комплексы, манипуляторы и др.) требуют все
более оперативной, четкой информативной обратной свя-
зи между человеком-оператором и объектом управления.
Однако возможности зрительного и слухового каналов
имеют свои пределы: наши глаза от долгого напряжения
переутомляются, нам трудно воспринимать сигналы от
нескольких источников сразу и т. д. Это обстоятельство
в известной мере замедляет развитие динамических си-
стем, управляемых человеком. Нам нужно найти допол-
нительные, возможно, принципиально новые каналы свя-
зи. Один из них — вибротактильный: передача закоди-
рованных сигналов, содержащих информацию, через
кожный покров, через те участки, на которых сосредото-
чены биологические приемники вибрационных воздейст-
вий — виброрецепторы.
В Институте машиноведения ведутся исследования в
данном направлении, конечная цель которых — создать
технические устройства, использующие вибрационную
чувствительность кожи в качестве информационного
канала.
Прежде всего, естественно, нужно выяснить, какими
информационными и механическими свойствами обладают
виброрецепторы. С биомеханической точки зрения их
можно рассматривать как аналого-дискретные преобразо-
ватели приложенной вибрационной нагрузки в импульс-
ный код.
Необходимо также изучить топографию рецепторов на
кожном покрове. Оказалось, что они располагаются не-
равномерно и места их наибольшего сосредоточения —
кисть руки (рис. 12) и стопа ноги. Из того же рисунка
мы видим, что объем, которым представлены в коре голов-
ного мозга отдельные участки кожи, пропорционален ко-
личеству виброрецепторов на каждом из них. В исследо-
ваниях мы должны учитывать и то, что в одной и той же
области коры головного мозга представительства слуха,
вестибулярного аппарата и кожи, т. е. тех сенсорных си-
стем, которые участвуют в приеме информации о поло-
жении человека в пространстве и в формировании его
движения, перекрывают друг друга.
406
Биомеханика систем человек — машина
Тому факту, что виброрецепторы располагаются в
основном на конечностях, т. е. на органах, которые чаще
других непосредственно контактируют с внешней средой,
может быть дана единственная трактовка: главное назна-
чение вибраторов как раз и состоит в том, чтобы пере-
давать организму информацию, содержащуюся в вибра-
ционных сигналах. Стало быть, наша задача — научиться
правильно кодировать информацию о характере движе-
ния управляемого объекта. Для этого были разработаны
специальные устройства, которые испытывались в реаль-
ных условиях и оказались весьма эффективными. Так,
если на обзор приборной доски в обычных условиях (зри-
тельная индикация) затрачивается 54% рабочего времени
оператора, то при использовании вибротактильной инди-
кации («вибрационного
зрения») — лишь 9%. При
этом качество управления
объектом не ухудшается.
Уже давно было заме-
чено, что вибрация иногда
положительно воздейству-
ет на здоровье человека.
При исследовании систем
организма, воспринимаю-
щих вибрацию, было обна-
ружено явление биомеха-
нического резонанса: на
некоторых частотах вибро-
возбуждения наблюдается
Рис. 12. Сверху вниз: количе-
ство виброрецепторов на трех
участках кожного покрова ру-
ки; относительная величина
объемного представительства
виброрецепторов, расположен
ных на (в) коже руки, в ко
ре головного мозга; минималь
ное расстояние, на котором
два разных прикосновения
остаются различными («вибро-
разрешение» кожи); чувстви
тельность к величине вибро-
воздействия
Человек в сложном мире вибраций
407
максимальная биологическая активность виброрецепторов.
Выяснилось, что если интенсивное и длительное вибро-
возбуждение вызывает патологические изменения, то сла-
бое и кратковременное с частотой биомеханического резо-
нанса стимулирует физиологические функции.
На основе проведенных в Институте машиноведения
исследований была разработана вибростимулирующая
обувь с встроенными в подошву вибраторами, локально
воздействующими на опорные зоны стоп с частотой
60 Гц. Строгая локальность вибродействия принципиаль-
но отличает данное устройство от уже существующих.
Кроме того, оно работает в ритме ходьбы человека, что
достигается попеременным включением вибраторов, воз-
буждающих опорные зоны то одной, то другой стопы.
Каждая подошва вибростимулирующей обуви для
больных, находящихся на постельном режиме, распола-
гает тремя вибраторами, воздействующими на основные
опорные зоны стопы. Раздвижное приспособление позво-
ляет варьировать длину подошвы. С помощью программно-
го устройства и преобразователя электрических колебаний
в механические задается режим, близкий по ритму к
ходьбе со скоростью 60 шагов в минуту.
Второй вариант аппарата предназначен главным об-
разом для лечения ряда заболеваний сердечно-сосудистой
системы у пациентов, передвигающихся самостоятельно.
Платформы с локальными вибраторами снабжены пружи-
нами, что позволяет во время процедуры совместить ак-
тивные движения стопы с вибровоздействием. Данная мо-
дель включает тестирующее устройство, определяющее
уровень изменений вибрационной чувствительности. Ап-
парат имитирует ритм ходьбы со скоростью 30, 60 и
120 шагов в минуту. Замедление ритма особенно важно
для лечения пациентов пожилого возраста.
В клинических испытаниях модели использовались
для лечения двигательных нарушений у больных, пере-
несших инсульт. Метод оказался достаточно эффектив-
ным. Процедура лечения, как правило, переносится лег-
ко. В ряде случаев у пациентов возникало в положении
лежа ощущение, что они стоят и ходят, а это очень важ-
но для перехода от горизонтального положения к верти-
кальному при расширении двигательного режима.
408
Биомеханика систем человек — машина
* ❖ *
В заключение отметим, что приведенные примеры да-
леко не исчерпывают тех возможностей, которые предо-
ставляют нам вибрации, и тех проблем, которые возни-
кают при борьбе с ними. Науке предстоит немало новых
открытий в этой области. Нам еще придется многое по-
нять, прежде чем мы научимся как следует управлять
вибрационными процессами и надежно защищаться от
вибрационных и шумовых эффектов, причиной которых
могут быть и природные явления: землетрясения, урага-
ны, штормы и т. д.
Многообразен мир колебаний, которым подвержено
все существующее вокруг нас — от элементарных частиц
до звездных систем и которые при всем их многообразии
подчиняются единым законам. Этот удивительный и мно-
гообразный мир колебаний ждет своих новых исследова-
телей.
’ БИОМЕХАНИКА
РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ1
Биомеханика рабочих процессов как научное направ-
ление изучает геометрию, кинематику и динамику взаи-
модействий человека с орудиями и предметами труда.
-Другими словами, биомеханика изучает процессы меха-
ники и управления в биотехнических системах различной
структуры и различного функционального назначения.
Цель участия человека в работе биотехнической си-
стемы, его функции по управлению ею варьируются в са-
мых широких пределах. Они могут ограничиваться срав-
нительно простыми операциями наблюдения, включения,
выключения, переключения, протекать в обычных, при-
вычных человеку условиях и в силу этого сравнительно
мало влиять на производительность и точность работы
системы. Но они могут быть сопряжены и с затратой
значительной физической энергии, с существенными вред-
ными побочными воздействиями, требовать непосредствен-
ного участия оператора в работе машин, выработки и
1 Вести. АН СССР. 1977. № И. С. 75-85.
Биомеханика рабочих процессов
409
реализации им сложных программ управления, построе-
ния и координации мелких и размашистых, плавных и
быстрых движений, темп и точность выполнения которых
фактически полностью определяют эффективность работы
биотехнической системы.
В зависимости от конкретного содержания рабочего
процесса биотехническая система становится объектом
внимания специалистов в области эргономики, инженер-
ной психологии, технической эстетики, биомеханики рабо-
чих процессов. Каждая из этих дисциплин должна наи-
лучшим образом учесть свойства и особенности человека-
оператора, .обеспечить оптимальные условия функциони-
рования системы в целом.
Биомеханика рабочих процессов начала интенсивно
разрабатываться в пашей стране в конце 20-х — начале
30-х годов. Это было связано с широкой индустриализа-
цией, с необходимостью в кратчайшие сроки подготовить
квалифицированных рабочих различных специальностей.
Задача сводилась в основном к усовершенствованию ме-
тодов обучения людей рациональным приемам и движе-
ниям при пользовании ручным инструментом, к рацио-
нальной организации рабочих мест при обслуживании
машин. В период Великой Отечественной войны эти ра-
боты были, по существу, прекращены, а в послевоенный
годы в связи с интенсивной автоматизацией производства
они оказались в стороне от генеральных направлений
развития фундаментальных и прикладных наук.
Представление, что научно-технический прогресс ис-
ключит необходимость широкого применения ручного
труда, привело к почти полному забвению одного из важ-
нейших направлений биомеханики, а именно биомеханики
рабочих процессов. В действительности, однако, потреб-
ность в квалифицированном ручном труде не только не
убывает, но, наоборот, растет. Многие отрасли промыш-
ленности требуют непосредственного, подчас весьма ин-
тенсивного участия человека в рабочем процессе. Таковы,
например, горнодобывающие отрасли, транспорт, строи-
тельная индустрия, сельскохозяйственное производство и
пищевая промышленность, подавляющее большинство
сборочных процессов во всех отраслях машиностроения,
радиотехники и др. Научно-техническая революция при-
вела к становлению и бурному развитию совершенно но-
вых отраслей техники (атомной, глубоководной, космиче-
410
Биомеханика систем человек — машина
окон), также связанных с непосредственным участием
человека в рабочем процессе, интенсивным использова-
нием его психосенсомоторного аппарата.
Объективная ситуация такова, что потребность в ра-
бочей силе у нас будет расти как в производственной,
так и в непроизводственной сфере. Между тем действие
демографических факторов, связанное с отдаленными по-
следствиями войны, приведет в 80-х годах к резкому со-
кращению притока трудоспособного населения.
Сложившаяся ситуация со всей остротой ставит зада-
чу экономии, более рационального использования трудо-
вых ресурсов. Главный путь ее решения — ускорение роста
производительности труда прежде всего за счет механиза-
ции ручного труда не только в основных производствах,
но и на вспомогательных погрузочно-разгрузочных и ре-
монтных работах. На решение этой задачи должна быть
направлена научная и конструкторская мысль, к ней
нужно приковать внимание изобретателей и рационализа-
торов, поставить ее в центр работы машиностроительных
отраслей.
Чрезвычайно важная задача экономии и более рацио-
нального использования трудовых ресурсов ставит перед
биомеханикой новые конкретные практические цели. Это,
во-первых, разработка методов и средств повышения про-
изводительности и качества труда человека при обеспе-
чении его полной безопасности и, во-вторых, разработка
биомеханических предпосылок и критериев, необходимых
для оценки важнейших свойств существующих биотехни-
ческих систем (систем человек—машина) и создания но-
вых систем механизации и автоматизации производства.
Когда речь идет о научных проблемах биомеханики
произвольных движений, важное значение приобретают
три особенности живого организма.
Первая из этих особенностей заключается в том, что
живому организму свойственна чрезвычайно высокая
подвижность, или, как говорят, двигательная избыточ-
ность. Только одна рука человека имеет 27 степеней сво-
боды; такой подвижностью не обладают самые сложные*
механические системы. Но изученность механизмов пре-
одоления двигательной избыточности в живых организмах
пока крайне ограничена.
Вторая особенность — движения живого организма
обусловливаются воздействиями особого рода — мышеч-
Биомеханика рабочих процессов
411
ными силами. Степень возбуждения скелетных мышц и,
следовательно, характеристики их воздействий на по-
движные сочленения произвольно регулируются челове-
ком и не поддаются описанию в понятиях и терминах
современной механики.
Наконец, третья особенность — движениями живого
организма управляет центральная нервная система; меха-
низмы ее действия, определяющие психосенсомоторные
реакции и поведение человека в рабочем процессе, изуче-
ны еще далеко недостаточно.
Само собой разумеется, эти особенности не исчерпы-
вают отличий живого организма от машины, но именно
они определили развитие биомеханики рабочих процессов
как науки в первую очередь экспериментальной, по-
строенной на изучении двигательной активности человека
при выполнении им рабочего процесса, на формировании
гипотетических представлений о механизмах функциони-
рования соответствующей биотехнической системы, на со-
здании приближенных математических моделей этих ме-
ханизмов и их экспериментальной проверке и уточнении.
Что касается орудий труда, с которыми человек взаи-
модействует в рабочем процессе, то, рассматривая про-
блемы биомеханики рабочих процессов, необходимо иметь
в виду следующие положения.
Вообще под орудиями труда понимаются средства
производства, с помощью которых обрабатываются пред-
меты труда, изготовляется продукция. Это понятие охва-
тывает машины, станки, приборы, инструменты и т. п.
Все орудия труда безотносительно к их назначению мож-
но разделить на две группы, отнеся к первой орудия, не
имеющие собственного источника механической энергии
(инструмент, некоторые приборы), ко второй — обладаю-
щие им (машины, станки, двигатели, некоторые прибо-
ры). Взаимодействуя с орудиями первой группы, человек
становится единственным источником как энергии, затра-
чиваемой в рабочем процессе, так и управляющих воз-
действий, поддерживающих этот процесс. Другими слова-
ми, в этом случае человек — единственный источник
потоков энергии и управляющей информации, циркули-
рующих в системе человек—орудие труда—предмет тру-
да, или, короче, человек—машина—среда.
Наиболее совершенное орудие второй группы — авто-
мат, т. е. система механизмов и устройств, в которой пол-
412
Биомеханика систем человек — машина
ностью механизированы и выполняются без непосредст-
венного участия человека все процессы получения, пре-
образования и использования энергии, информации, пред-
метов труда. За человеком остаются лишь функции вклю-
чения, выключения и наблюдения. Это означает, что в
системе человек—автомат человек практически полностью
отделен от потоков энергии и материалов, циркулирую-
щих в автомате, и лишь в минимальном объеме участ-
вует в информационных процессах.
Между простым ручным инструментом и совершенным
автоматом, как между двумя полюсами, располагаются
все орудия труда с различным уровнем механизации и
автоматизации энергетических и информационных пото-
ков. В каждом случае задача оператора состоит в том,
чтобы поддерживать объем и содержание потоков энер-
гии и информации, циркулирующих в биотехнической си-
стеме, на уровнях, необходимых для ее правильной рабо-
ты. Решение этой задачи составляет существо реализуе-
мых им процессов биомеханики и биоуправления.
Изучение кинематических, динамических, управлен-
ческих, точностных свойств и характеристик как собст-
венно человека-оператора, так и человека-оператора в
его взаимодействии с машиной, изучение рабочих движе-
ний человека и механизмов их построения — важная
научная проблема биомеханики рабочих процессов.
Необходимость в течение длительного времени обеспе-
чивать заданный темп и заданную точность работы ма-
шины требует оптимального согласования определенных
свойств и характеристик оператора и машины. Оценки
такого согласования обычно носят чисто качественный
характер: легко, трудно, удобно и т. д. Не умаляя их
значения, представляется вместе с тем необходимым рас-
полагать и количественными оценками таких понятий,
иметь возможность объективно судить о квалификации
оператора как управляющего звена биотехнической си-
стемы, о других важных качествах системы в целом, ко-
личественно сопоставлять и сравнивать эффективность
различных систем, различных орудий труда.
Разработка методов, критериев и технических средств,
позволяющих получать квалифицированные количествен
ные оценки свойств и особенностей биотехнических си
стем,— также важная научная проблема биомеханики ра
бочих процессов.
^Биомеханика рабочих процессов
41
* ❖ &
Серьезное оживление интереса к проблемам биомеха-
ники рабочих процессов в последние годы обусловлено в
значительной мере широким внедрением в различные от-
расли техники процессов и машин вибрационного и вибро-
ударного действия. Достаточно сказать, что, например,
только в одной отрасли—строительно-дорожном машино-
строении — выпуск ручных машин виброударного дейст-
вия различного назначения (перфораторы, молотки, трам-
бовки, гайковерты) достигает 250 тыс. в год.
Любые машины такого типа — это генераторы интен-
сивных вибронагрузок, воздействующих на оператора.
Источниками вибронагрузок служат также транспортные
мдшины самых различных типов, в том числе тракторы,
автомобили, выпускаемые миллионами экземпляров. Непо-
средственные и отдаленные последствия воздействий
вибраций на производительность и качество труда опера-
тора, н.а его здоровье настолько серьезны, что изучение
этих воздействий и создание методов и средств защиты
человека от них приобрели в технически развитых стра-
нах общегосударственное значение и стали содержанием
комплексной проблемы, -где вопросы биомеханики рабо-
чих процессов сочетаются^ с вопросами теории колебаний,
физиологии, клинической медицины и др.
Спектры и амплитуды вибраций, генерируемых совре-
менными машинами и технологическим оборудованием,
могут иметь широкие области значений и создавать слож-
ные вибрационные и вибро акустические поля. Изучение
интенсивности и структуры таких полей, их распределе-
ния в зонах непосредственного взаимодействия оператора
с машиной, зависимости этого взаимодействия от содер-
жания и параметров технологического процесса входит в
круг задач, специфических для обширного класса механи-
зированных рабочих процессов.
Здесь следует отметить большую сложность построе-
ния и исследования динамических моделей, адекватных
системе человек—машина—среда. Дело в том, что реак-
ции человека на порождаемые машинами воздействия за-
висят не только от состава и интенсивности вибрацион-
ного спектра, но в равной, если даже не в большей, сте-
пени от рабочей позы человека, уровней напряжения его
414
Биомеханика систем человек — машина
скелетных мышц, характера его взаимодействия с маши-
ной, типа выполняемого задания и т. п.2
Так, в частности, задачи виброзащиты человека по-
разному следует решать применительно к созданию вибро-
защитных устройств водителя транспортных машин,
к проектированию ручного виброинструмента и изучению
влияния вибропомех на точность воспроизведения опера-
тором той или иной операции. (Кстати, не всегда сле-
дует категорически ставить вопрос о полном устранении
вибровзаимодействий в биотехнических системах. Хоро-
шо известны методы вибростимуляции и вибролечения,
основанные на использовании полезных эффектов воздей-
ствия вибрации на живой организм. Эти эффекты изуче-
ны далеко не полностью. Их исследование, определение
норм времени, полезной дозировки, формирования вибро-
полей с целью получить полезный эффект — отдельная,
очень важная и интересная проблема биомеханики. Одна-
ко здесь мы на этой проблеме не будем останавливаться.)
Проведенные исследования3 дают основание утверж-
дать, что в зависимости от технического содержания за-
дачи в одних случаях для ее описания можно ограничить-
ся грубой идеализацией, например линейными представле-
ниями, сосредоточенными параметрами, в других — необ-
ходимы нелинейные подходы и рассмотрение моделей с
распределенными параметрами.
Еще одна важная особенность системы человек—ма-
шина—среда состоит в том, что в силу чисто физиоло-
гических особенностей живого организма физические воз-
можности человека способны меняться с течением време-
ни в результате утомления, рассеяния внимания и т. д.
Зависимость динамических свойств от времени — специ-
фическая особенность любых биомеханических структур;
она еще очень мало изучена и не имеет аналогов в чисто
механических системах.
Разрабатываемые методы построения приближенных
динамических моделей систем человек—машина—среди,
2 См.: Фролов К. В. Методы исследования реакции человека-опе
ратора как колебательной системы на вибрационное воздет
ствие//Тр. V Междунар. конф, по нелинейным колебаниям
(Киев, 1969). Киев, Институт математики АН УССР, 1970. Т. 3.
3 См.: Frolov К. V. Dependense of Position of the Dynamic Cha
racteristics of a Human Operator subjected to vibration. Dynamic
Responce of Biomechanical Systems. ASME. N. Y., 1970.
Биомеханика рабочих процессов
415
методы анализа динамических качеств таких комплекс-
ных биотехнических систем, а также методы и средства
их экспериментального изучения призваны обеспечить
защиту человека от вредных воздействий вибрации, со-
здание оптимальных условий его работы. Вместе с тем
эти исследования вносят существенный вклад в развитие
методов и средств биомеханики рабочих процессов.
* * *
Уже говорилось о значении количественных критериев
и оценок, позволяющих объективно характеризовать те
или иные качества биотехнических систем. Как правило,
при этом имеются в виду две группы критериев и оце-
нок, несущих совершенно различные функциональные
нагрузки.
Одна группа связана с изучением непосредственных и
отдаленных последствий воздействий технологического
процесса на самочувствие и здоровье человека-оператора.
Хорошо известно, что при определенных недостатках ору-
дий труда и неблагоприятных условиях труда у человека-
оператора могут возникать различные функциональные
нарушения вестибуляторного аппарата, зрительного ана-
лизатора, сердечно-сосудитой системы и, как следствие
таких нарушений, укачивание, пространственная дезориен-
тация, нарушение координации движений и т. п. Подчас
подобные функциональные нарушения становятся источ-
никами органических изменений, ведут к возникновению
профессиональных заболеваний.
Главная цель критериев и оценок, о которых идет
речь, состоит в том, чтобы получить объективное пред-
ставление о качествах орудий труда и о правилах их
использования, обеспечивающих оптимальные условия
работы человека, исключающих те вредные воздействия,
которые порождаются технологическим процессом, и в ко-
нечном счете разработать и узаконить определенные нор-
мы применения ручного труда и эксплуатации техниче-
ских средств. В этом направлении многое делается и уже
сделано, в частности в области виброзащиты человека4.
Другая группа критериев и оценок призвана характе-
4 См.: Влияние вибраций на организм человека и проблемы впб-
розащиты. М.: Наука, 1974.
416
Биомеханика, систем человек — машина
ризовать функционирование системы человек—машина-
среда с производственной точки зрения. Они могут
касаться самых различных аспектов взаимодействия че-
ловека с орудиями и предметами труда, однако в конеч-
ном счете направлены на то, чтобы дать объективное
представление о тех или иных качествах работы человека
как управляющего звена всей системы, о том, насколько
эффективно он ведет технологический процесс.
Обе группы оценок — воздействия процесса на человека
и человека на процесс — во многом определяют выбор ме-
тодов и средств теоретических и экспериментальных ис-
следований систем человек — машина — среда. Их относи-
тельная важность существенно зависит от изучаемого
технологического процесса. Внедрение вибротехники выд-
винуло проблему защиты человека от воздействия на не-
го технологического процесса. Другие технологические
процессы выдвигают на первый план проблему оценки
эффективности ручного труда в биотехнических системах.
Так, в частности, наряду с вибротехникой интерес к проб-
лемам биомеханики рабочих процессов вызвала робото-
техника. Для этой отрасли техники во многих случаях
важна оценка различных аспектов эффективности ручно-
го труда. Мы вернемся к этому вопросу, а сейчас остано-
вимся на характеристике количественных оценок качест-
ва биотехнических систем, которые, по нашему мнению,
могут получить широкое применение.
* * *
Качество любого труда — ручного, механизированного
автоматизированного — во многих случаях можно доста-
точно полно характеризовать двумя показателями: точно-
стью и производительностью. Нормы точности и нормы
времени в той или иной форме содержатся в любом за-
дании, которое дается человеку, участвующему в рабочем
процессе, будь то строительный рабочий, сборщик на кон-
вейере, станочник или оператор, управляющий манипуля-
тором. Производственные нормы обычно не оговаривают
ни точной структуры рабочих движений, ни распределе-
ния времени в течение выполнения каждой отдельной
операции или даже в течение всего рабочего дня; они не
подавляют человеческую индивидуальность и лишь со
гласуют различные индивидуальности, позволяют их со-
Биомеханика рабочих процессов
417
измерить, количественно оценить результаты труда, оп-
ределить необходимые его затраты, обеспечить коллек-
тивность действий.
Точность и производительность — два ключевых
критерия, по которым оценивается также качество подав-
ляющего большинства новых машин, станков, приборов,
производственного оборудования. Таким образом, эти
критерии используют как для оценки результатов труда
человека, так и для оценки качества машин. При реше-
нии многих биомеханических задач могут быть эффектив-
но применены комплексные количественные оценки ка-
чества биотехнической системы, использующие одновре-
менно оба критерия 5.
Здесь вводится понятие качества биотехнической си-
стемы 7:
Z-A77,
где А, Т — соответственно точностная и временная оцен-
ка выполнения двигательной задачи.
Качество биотехнической системы в рассматриваемом
здесь смысле зависит от ряда факторов: квалификации,
тренированности и условий работы оператора, сложности
задания, технических параметров машины, определяющих
в совокупности удобство, легкость управления ею для
человека, т. е. то ее свойство, которое можно назвать
управляемостью машины.
На рис. 1 дана геометрическая интерпретация такого
комплексного критерия качества биотехнической системы.
Пусть точка а характеризует качество J некоей биотех-
нической системы при выполнении определенного рабоче-
го процесса, в котором человек-оператор осуществляет
функции управления, например процесса обводки каран-
дашом кривой, изображенной на листе бумаги. При этом
пусть Аа представляет собой некую (среднюю, минималь-
ную, вычисленную каким-либо другим способом) величи-
ну ошибки обведения, а — время обведения. Тогда
кажется вполне естественным считать, что качество каж-
дой из систем б, в и г лучше качества системы а, посколь-
ку система б при той же точности затрачивает меньше
5 См.: Бобринский А. Е., Сергеев В. И., Слуцкий Л. И., Тывес Л. И.
Об оценке качества систем ручного управления // Машиноведе-
ние. 1971. № 5,
14 К. в. Фролов
418
Биомеханика систем человек — машина
A'k
тя г
Рис. 2. Геометрическая интерпретация свойств двух биотехниче-
ских систем
Рис. 1. Геометрическая интерпретация комплексного критерия ка-
чества биотехнической системы
времени, чем а, система в работает точнее, а система г —
п быстрее и точнее. Заметим, что при этом каждая из ве-
личин
(здесь £=б, в, г).
Менее обоснованной кажется попытка сопоставить
качества систем а и д, поскольку первая работает быст-
рее, а вторая — точнее. Но если ничем не ограничены
допустимые интервалы величин Л и Т (указание опера-
тору формулируется так: «Старайтесь обвести кривую по
возможности быстрее и точнее»), то представляется при-
емлемым, придерживаясь однообразия оценок, считать
систему д лучшей (или худшей) по сравнению с а, если
соответственно
Л Т т
Характерная особенность комплексного критерия J-
даваемая им оценка качества системы при крайних стра
тегиях действия оператора, т. е. при его работе на макси
мально доступных ему скоростях, невзирая на получа-
ющиеся при этом ошибки, и наоборот, при его стремлении
получить предельно точный результат, невзирая на зат-
раты времени.
Вызывало опасение, что критерий J, поскольку он фор-
мально оценивает такие «бессмысленные» стратегии как
вполне разумные, окажется вследствие этого непригодным
для применения при биомеханических исследованиях,
ёийМ&ханикй рабочих процессов
419
Однако эти опасения не подтвердились. Многочисленные
экспериментальные исследования, проводившиеся в те-
чение ряда лет по различным программам, показали, что
любой оператор, пройдя этап обучения, выполняет за-
дание, придерживаясь разумной, оптимальной для себя
стратегии. Поголовно для всех операторов оптимальная
стратегия оказывалась далекой от крайних.
В основу разработанного метода оценки качества био-
технических систем положено формирование задания в
виде некоторой функции координат системы и, может
быть, времени при условии выполнения задания в ритме,
определяемом самим человеком-оператором. Другими сло-
вами, из множества проблем биомеханики рабочих про-
цессов этот метод выделяет тот их круг, который связан
с оценкой качества систем произвольного ручного управ-
ления.
Сказанное можно иллюстрировать следующими при-
мерами.
Проведем мысленно эксперимент, в процессе которого
одна и та же достаточно представительная группа из N
операторов выполняет по возможности точно и быстро
одинаковые задания или группу заданий сначала на одной
машине, затем — на другой. Результаты этого экспери-
мента можно записать в виде двух наборов точек (Дг„ Ти)
и (Дг-2, Ti2), первый из которых относится к одной из ма-
шин, второй — к другой. Геометрическая интерпретация
таких наборов (рис. 2) —множества 1 и 2 точек на пло-
скости (А, Т). Средние значения (/==1,2)
N
Д = _L У до., Т J = 4г У TiS
7 N гз 3 N гз
г=1 г=.1
(или координаты центров) множеств определяют харак-
теристики соответствующих свойств двух биотехнических
систем, объединяющих некоторого типичного оператора
и одну из этих машин.
Сравнивая средние значения величин
="w" /Е
оказывается возможным сопоставлять то качество обеих
машин, которое мы назвали управляемостью, получив
14*
420 Биомеханика систем человек— машинй
тем самым количественные оценки понятия, остававшегося
до сих пор чисто описательным, зависящим от субъектив-
ных представлений того или иного оператора.
Наряду с управляемостью целесообразно при сравни-
тельном сопоставлении различных конструкций машин
одного и того же функционального назначения использо-
вать вторую статистическую оценку — дисперсию величины
Ль характеризующую разброс величины управляемости
машины для различных операторов. Такую характери-
стику будем называть чувствительностью машины; она
позволяет оценить степень влияния свойств оператора
на качество биотехнической системы в целом.
Очевидно, что машины, предназначенные для исполь-
зования обширным кругом операторов (т. е. машины
массового применения), должны обладать более низкой
чувствительностью по сравнению с машинами индивиду-
ального применения, для которых возможен специальный
подбор операторов. Так, при оценке летных качеств само-
лета гражданской авиации существенно важна низкая
чувствительность его к ошибкам пилота, характеризующая
в конечном счете простоту управления машиной. Для
спортивного самолета низкая чувствительность нецеле-
сообразна; она не позволяет высококлассному пилоту-
спортсмену выжать из машины все возможное, до конца
использовать ее скрытые резервы.
Из сказанного следует, что характеристики управляе-
мости и чувствительности машины не связаны четкой
иерархической соподчиненностью. Их относительная важ-
ность при оценке качества системы ручного управления
зависит от конкретного назначения этой системы.
* * &
Важные задачи биомеханики возникают в связи со
становлением и развитием атомной энергетики, глубоко
водных, подземных, космических технологий. Необходи
мость выполнять разнообразные исследования и сложные
работы в опасных зонах и труднодоступных пространст
вах привела к созданию класса дистанционно управля-
емых систем, в том числе робототехнических, в частности
так называемых копирующих манипуляторов, предназ
наченных для воспроизведения двигательных функций
рук человека.
Ёиомёханикй рабочих процессов
421
Оператор, воздействуя на задающие устройства (ру-
ки) манипулятора и используя визуальную и тактильную
обратные связи, строит движения исполнительных рук
манипулятора. Современные манипуляторы отличаются
множественностью степеней подвижности, сложностью
функций, необходимостью неприрывной работы опера-
тора при выполнении задания. Оператор и манипулятор
образуют при этом единую биотехническую систему. Ис-
следования копирующих систем робототехники с целью
их дальнейшего совершенствования и развития — одна из
важных проблем биомеханики рабочих процессов.
Задающие и исполнительные руки манипулятора оди-
наковы по структуре и геометрически подобны. Характер-
ная особенность манипуляторов такого типа — их высокая
мнемоничность и, как следствие этого, относительная про-
стота и естественность ручного управления ими.
Однако таким манипуляторам свойственны и недостат-
ки. Так, выполнение операций в некоторых зонах рабочего
пространства манипулятора вынуждает оператора прини-
мать неудобные позы, что значительно снижает точность
и производительность работы, а иногда ограниченное (по
техническим условиям) пространство для движений опе-
ратора обусловливает неоправданные ограничения рабоче-
го объема исполнительных рук.
В Институте машиноведения разработан способ управ-
ления манипулятором, основанный на том, что положения
задающих и исполнительных рук манипулятора могут
быть рассогласованы на ту или иную величину путем не-
зависимого изменения положения, например, одной из них.
Этим достигается значительное увеличение рабочего объе-
ма исполнительных рук при ограниченном пространстве
движений оператора. Вместе с тем при рассогласовании
рук мнемоничность системы в той или иной мере утрачи-
вается. Задача состояла в том, чтобы оценить возможности
и качество упомянутого способа ручного управления 6.
На примере решения этой задачи удобно иллюстриро-
вать применение комплексного критерия качества для
оценки такого важного свойства биотехнической системы,
как мнемоничность.
6 См.: Кобринский А. Е., Стаценко В. В., Тывес Л. И. Оценки
уровня мнемоничности копирующих манипуляторов при рассо-
гласованиях задающих и исполнительных органов // Машинове-
дение. 1975. № 2.
Ёиомех&никй сйстек чёлобёк— кашинй
Рис. 3. Мнемоничность биотехнической системы Ai и Bi, О2;
А2 и В2 - подвижные сочленения механизмов рук манипулятора
Прежде всего была введена количественная оценка
этого понятия в форме коэффициента К мнемоничности си-
стемы. При рассогласовании перемещение задающей руки
(рис. 3), ее «сустава», к которому присоединяется захват
манипулятора (соответствует лучезапястному суставу
человеческой руки), на величину dBt вызовет на исполни-
тельной руке перемещение на другую величину — dB2.
Равномерному пространственному пучку векторов возмож-
ных перемещений dBu (Z=l, 2,..., ri) задающей руки, за-
нимающей некоторое положение в своем рабочем про-
странстве, будет теперь соответствовать «искаженный»
пучок векторов dB2i перемещений исполнительной руки.
Искажение передачи движения, или уровень потери мне-
моничности, при этом будет характеризоваться углом рас-
согласования каждой пары соответственных векторов и
отношением их модулей.
Под коэффициентом мнемоничности понимается среднее
по множеству п значение
N ______ _____
У| ws(dBu — dB2.)
Одновременно с разработкой алгоритмов, позволяющих
рассчитывать величины этого коэффицента для любой
точки рабочего пространства манипулятора и строить зоны
Биомеханика рабочих процессов
423
и объемы для различных уравнен мнемоничности, было
проведено на специальном стенде экспериментальное ис-
следование. В процессе этого исследования по упомянутому
методу оценки качества биотехнических систем с исполь-
зованием комплексных критериев качества ручного управ-
ления удалось количественно оценить способности челове-
ка-оператора, компенсировать изменения мнемоничности
системы, определить связанные с этими изменениями по-
тери качества системы и — порознь — потери точности и
производительности.
В итоге были получены весьма интересные и практи-
чески важные результаты. Достаточно сказать, что была
установлена возможность значительно расширить рабочее
пространство исполнительных органов манипулятора без
существенной потери качества управления.
Мы не ставили своей целью сколько-нибудь полно
охарактеризовать здесь все проблемы, которые уже ныне
вовлечены в сферу биомеханики рабочих процессов. Так,
в частности, мы совершенно не затронули проблему био-
механических исследований обширного круга традицион-
ных рабочих и технологических процессов, приобретаю-
щую особо важное значение в свете той ситуации с рабо-
чей силой, которая ныне выявляется.
Мы хотели лишь еще раз подчеркнуть, что биомехани-
ка рабочих процессов сейчас уже сформулировалась в ка-
честве большого и чрезвычайно важного раздела общей
биомеханики, попытались сформулировать ее научное со-
держание и практическую направленность и показать, как
существенно обогащается и расширяется проблематика
биомеханики под воздействием научно-технического про-
гресса.
424
Биомеханика систем человек — машина
БИОМЕХАНИКА
И МАШИНОСТРОЕНИЕ1
Машиностроение с древнейших времен было, по суще-
ству, тесно связано с биомеханикой прежде всего в двух
аспектах. Во-первых, создавая первые машины и меха-
низмы., наши предки стремились наделить их теми воз-
можностями, которыми природа изначально одарила
только живые организмы, получить себе помощника,
способного заменить человека в работе, и расширить свои
собственные возможности, например научиться летать,
как птица. Во-вторых, параметры уже первых видов тех-
ники (например, вес, габариты, натяжение тетивы лука)
волей-неволей приспосабливались к простейшим биоме-
ханическим особенностям человека.
В наши дни учет человеческого фактора в машино-
строении стал значительно многограннее, дифференциро-
ваннее и глубже. Это явилось причиной колоссального
роста числа видов и систем машин, огромных тиражей их
производства, порой исключительной их дороговизны и
сложности всепроникающего влияния мира машин на
жизнь человеческого общества и биосферы; расширения
функциональных запросов к человеку-оператору, нередко
вынужденному управлять машиной в эволюционно не-
привычных условиях, например в условиях космической
невесомости, перегрузок, интенсивных вибраций; разви-
тия новых видов машин медицинского назначения, заме-
няющих органы и системы организма самого человека;
создания робототехнических систем, наделенных антропо-
морфными свойствами, и пр.
Важнейший современный раздел биомеханики, много
лет разрабатываемый в Институте машиноведения, ле-
жит на ее стыке с эргономикой — наукой о системах
человек—машина. Биомеханика используется здесь для
повышения производительности, надежности, качества и
безопасности работы систем человек—машина. Например,
одной из актуальных задач является борьба с вестибуляр-
ными нарушениями и болезнью движения — состояниями
1 Из кн.: Научные проблемы машиностроения. М.: Наука, 1988.
С, 211-217,
Ёиомеханикй и машиностроение
425
типа известной всем морской болезни. Это обусловлено
прежде всего тем, что из-за болезни движения человек
оказывается нетрудоспособным подчас в самые ответст-
венные моменты выполнения работы, а также тем, что
этим расстройствам подвержено множество людей раз-
личных профессий. Из материалов, собранных во время
второй мировой войны, известно, что на морских судах
при шторме 40—60% всего личного состава страдало явно
выраженной морской болезнью, сильно затрудняющей
работу экипажей. Полеты американских космических
кораблей многоразового пользования показали, что зна-
чительная часть экипажей начинает страдать вестибу-
лярными расстройствами, напоминающими всем знако-
мую морскую болезнь, и теряет дееспособность в наибо-
лее ответственные, первые, дни пребывания в космосе.
Подобными примерами вестибулярных расстройств как
причины не только невыполнения оператором рабочего
задания, но и катастроф с гибелью людей и потерей до-
рогостоящей техники полна отечественная и зарубежная
история авиации, космонавтики, морского и наземного
транспорта и пр. В этой ситуации биомеханика призвана
обеспечить адекватный эргономический прогноз, дать
эффективные методы и средства профотбора и профтре-
нировок, способы борьбы с уже возникшими нарушения-
ми и пр.
Эргономические проблемы порождают новые ветви
биомеханики. Например, прогресс в создании новых ви-
дов техники с форсированными рабочими параметрами по
скорости, мощности, нагрузкам приводит к росту интен-
сивности вибраций и шумов, действующих на человека.
Интенсивные и продолжительные вибровоздействия
сильно сказываются на функциональных возможностях
человека-оператора, порождают как кратковременные фи-
зиологические расстройства, так и специфические профес-
сиональные заболевания, объединяемые под названием
«вибрационная болезнь» и доминирующие во всем мире
среди профзаболеваний.
Эта особенность научно-технического прогресса, отра-
жающая присущие ему противоречия, обусловила науч-
но-исследовательские работы по вибрационной биомеха-
нике, представленные на состоявшихся в 1979 г. в
г. Удина, Италия, и в 1985 г. в г. Москве с участием
специалистов многих стран I и II Международных симпо-
426
Биомеханике, систем человек — Машина
зиумах «Влияние вибраций на человека». Характерно, что
организаторами этих «биологических» симпозиумов яви-
лись Международный центр механики, Международная
федерация по теории машин и механизмов и Институт
машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР. Сим-
позиум показал, что проблема влияния на человека виб-
рации приобретает все большую социальную, научно-тех-
ническую и экономическую значимость.
Большое число научных центров, фирм и различных
организаций во многих странах интенсивно расширяют
исследования и разработки в этой области. Определение
функциональных особенностей человека-оператора в ус-
ловиях вибровоздействия, разработка критериев оценки
влияния па здоровье человека, установление допустимых
уровней вибраций па рабочих местах, разработка рацио-
нальных режимов труда и отдыха, создание условий
комфорта на рабочем месте, оценка и предупреждение
экологических последствий вибровоздействий, разработка
научно обоснованных методов создания виброзащиты че-
ловека-оператора — весьма актуальные задачи для совре-
менного сельскохозяйственного производства, строитель-
ства, транспорта, горнодобывающей промышленности,
различных отраслей машиностроения, авиации, космонав-
тики и пр.
Разве допустимым является то, что значительный про-
цент квалифицированных сельскохозяйственных механи-
заторов в возрасте около сорока лет вынуждены оставлять
свою профессию из-за развития тяжелых радикулитов и
иных виброзаболеваний?
Схожая картина наблюдается в некоторых других
областях народного хозяйства. И это особенно ощутимо в
современных условиях интенсификации экономики, когда
у государства нет не только лишних средств на переобу-
чение кадров и лечение пострадавших, но и свободных
людских резервов. В данной ситуации при конструирова-
нии многих видов машин и систем машин сегодня вы-
нуждены изначально учитывать критерий их вибробез-
опасности и виброкомфорта для человека и окружающей
среды.
В этой связи в отделе биомеханики систем человек-
машина ИМАШ создана система прогнозирования и опи-
сания распространения вибраций по отдельным органам
и всему телу человека в различных рабочих позах. На
Биомеханика и машиностроение
427
созданном уникальном автоматизированном стенде для
исследований по вибрационной биомеханике выявлены
динамические характеристики тела человека при вибро-
воздействии, позволяющие судить о динамических харак-
теристиках многих систем: человек—орудие труда, че-
ловек—виброзащитное сидение и пр., а также прогнозиро-
вать функциональные реакции оператора при вибровоз-
действии.
Выявлены возможности прогнозирования влияния
вибраций различных параметров на сенсорные системы
человека, прежде всего зрительную и вестибулярную. По-
лучены данные по допустимым уровням общей вибрации
на рабочих местах, которые дали основу для прогнозиро-
вания виброзаболеваний при работе людей с конкретны-
ми типами существующих машин. Результаты этих работ
использованы при подготовке ныне действующих ГОСТов
по общим требованиям вибрационной безопасности, об-
щим требованиям к проведению измерений вибраций, ди-
намическим характеристикам тела человека при воздей-
ствии, а также стандартов СЭВ по допустимым уровням
общей и локальной вибрации на рабочих местах, видам
динамических характеристик тела человека при воздейст-
вии вибрации и методам их определения. Эти норматив-
ные документы служат правовой основой для широкого
круга мероприятий по профилактике и предупреждению
негативных последствий вибрационных воздействий в
СССР и странах Восточной Европы.
С развитием научно-технического прогресса резко уве-
личивается число ситуаций, в которых человек сталкива-
ется с ударными воздействиями околопредельного и за-
предельного уровня. Речь идет как об автомобильных,
авиационных и других авариях, сопровождающихся ме-
ханическими травмами людей, так и о предусмотрен-
ных ситуациях типа катапультирования человека из са-
молета, парашютирования и пр. В частности, быстрое
развитие космической техники, резкое увеличение дли-
тельности полетов космонавтов выдвинули новые биомеха-
нические проблемы предупреждения травм от ударных и
вибрационных воздействий (прежде всего на этапе при-
земления) на организм космонавта, ослабленный длитель-
ным воздействием невесомости.
Говоря об эргономических аспектах биомеханики, нель-
зя не скттц а том, что изменяются не только виды ма-
428
Биомеханика систем человек — машина
шин, но и сам человек. Например, биомеханические ха-
рактеристики «среднего человека» с каждым годом замет-
но трансформируются из-за явлений типа хорошо всем
известной акселерации — изменения ростовых характери-
стик людей. Это приходится постоянно учитывать при
конструировании рабочих мест в операторских кабинах
и пр.
Важное значение для операторской деятельности име-
ют биоритмы, зачастую нарушаемые с заметными послед-
ствиями для всего организма, например у летчиков при
смене часовых поясов в ходе перелетов; биомеханика
собственных ритмических процессов у живых организмов
находится, по существу, в начале своего развития, но,
судя по прогнозам, обещает выявление новых замечатель-
ных возможностей повышения надежности, безопасности
и комфорта труда человека. Новейшие методы трени-
ровок раскрывают скрытые резервы организма, что осо-
бенно хорошо видно на примере ранее немыслимых спор-
тивных рекордов. Человек, длительно пребывающий, на-
пример, в условиях невесомости или ограниченной
подвижности, существенно отличается по своим биомеха-
ническим характеристикам от нормы и т. д. К этим про-
блемам нормы и патологии при совместном функциони-
ровании составных частей единого организма имеют
прямое отношение разработки ИМАШ по выявлению и
математическому моделированию нового класса коопера-
тивных свойств организации и поведения многоблочных
биоструктур па принципах евклидовых и неевклидовых
циклических групп симметрий; данные свойства важны
для понимания и прогнозирования пространственных и
временных особенностей многих биологических конструк-
ций и процессов, в частности при решении задач биоме-
ханической оптимизации в эргономике, медицине и
спорте.
Отметим еще одну новую связь биомеханики и маши-
новедения. В 1982 г. ученый совет Военного ведомства
США составил и с 1984 г. начал реализовывать список
из 17 приоритетных «военных технологий будущего», раз-
работка которых «позволит повысить на порядок величи-
ны» возможности будущих поколений вооружений для
американской армии. На четвертом (!) месте в этом
списке значится эргономическая проблема «микропроцес-
сорных средств обучения персонала», или, кратко, «цро-
Биомеханика и машиностроение
429
блема тренажеров». Она опережает по значимости про-
блемы: машинного интеллекта (7 место), композитных
материалов (9 место), космических ядерных двигателей
(12 место) и пр. (цит. по: Электроника. 1985. № 9.
С. 105). На ее развитие США выделяют миллиарды дол-
ларов.
Высшая значимость проблемы тренажеров на совре-
менном этапе обусловлена, в частности, тем, что обуче-
ние операторов для многих машин — самолетов, космиче-
ских кораблей, атомных станций и пр.— становится бас-
нословно дорогим или на натурном объекте вообще не-
желательным или невозможным (тренировочный полет
современного бомбардировщика обходится в десятки и
сотни тысяч долларов).
Как же в этих условиях решают задачу обучения опе-
ратора управлению в нормальных и аварийных условиях?
За счет создания неизмеримо более дешевого тренаже-
ра, имитирующего рабочее место оператора и с помощью
запрограммированной микро-ЭВМ моделирующего и
предъявляющего оператору реалистические образы и си-
туации его гипотетической работы в настоящей машине,
в том числе в аварийных ситуациях, включая многочис-
ленные биомеханические нарушения, например вестибу-
лярные расстройства у оператора. Создание таких тре-
нажеров для систем человек—машина требует знания пе
только машины, но и всей биомеханической специфики
человека-оператора. Этими вопросами также настойчиво
занимаются в ИМАШ. Важность данной эргономической
проблематики отмечена Политбюро ЦК КПСС при рас-
смотрении аварии на Чернобыльской АЭС (Правда.
1986. 20 июля), указавшим на необходимость «расширить
сеть учебно-тренировочных центров, оснащенных специ-
альными тренажерами».
Развитие таких тренажерных центров актуально
также для проблем безопасности полетов гражданской
авиации, задач автоматизации производств и т. д.
Эти эргономические проблемы биомеханики и машино-
строения, разрабатываемые во всех развитых странах
многими научными организациями и машиностроительны-
ми фирмами на основе новейших достижений современ-
ной науки и техники, делают актуальным вопрос о созда-
нии в нашей стране специализированного эргономическо-
го центра при Академии наук СССР. Такой центр мог
430
Биомеханика систем человек — машина
бы решать названные научно-технические, экономические
и социальные проблемы комплексно и, кроме того, коор-
динировать деятельность многочисленных исследователь-
ских групп нашей страны и стран СЭВ.
Указанные эргономические аспекты далеко не исчер-
пывают связь биомеханики и машиностроения. Напри-
мер, в наши дни исключительное значение приобретает
экологическая тематика о взаимовлиянии мира машин и
биосферы, имеющая целый ряд биомеханических вопро-
сов. Хорошо известно, что машины порой радикально
воздействуют па состояние окружающей среды, на то,
какой будет Земля будущего, и даже на то, насколько
здоровым будет наше потомство. Менее известно, что
машиноведов очень волнует и влияние биосферы на ма-
шины прежде всего в связи с их биоповреждениями. По
данным зарубежных исследователей, ущерб только от
прямых биоповреждений превышает 3% объема всей
промышленной продукции. Например, известно, что
большинство процессов коррозии металлов и старения
полимеров связано с воздействием микроорганизмов. Это
особенно явно наблюдается в условиях, при которых, со-
гласно классическим представлениям, развитие коррозии
практически невозможно (влажность менее 60% и т. п.).
Многие из используемых и создаваемых ныне материа-
лов и покрытий не обладают достаточной стойкостью к
биоповреждениям, что оборачивается для народного хо-
зяйства огромными убытками. Рациональная борьба с
биоповреждениями немыслима без изучения экологии
микроорганизмов, особенностей их существования, а так-
же без знаний физико-химических свойств материалов и
условий эксплуатации машин, оборудования и соору-
жений.
С помощью методов и средств биомеханики можно ис-
следовать, например, как вибрации машин сказываются
на жизнедеятельности колоний микроорганизмов, и най-
ти дополнительные способы борьбы с биоповреждениями
(или способы усиления утилизирующей функции макро-
организмов, если речь идет об уничтожении промышлен-
ных отходов). Работы по исследованию биоповреждений
не должны осуществляться в отрыве от работ по изуче-
нию коррозии металлов и старения полимеров, изнашива-
ния и усталости узлов машин.
Самостоятельную проблему составляет повреждение
Биомеханика и машиностроение
431
техники термитами, грызунами, а летательных аппара-
тов — птицами. Остановимся здесь еще на обрастании
водного транспорта и сооружений водными организма-
ми, которое приводит к потере скорости и маневренности
водного транспорта, перерасходу топлива, увеличению
сроков водных перевозок грузов, износу винтов и машин,
резкому снижению теплообмена охлаждающих систем
и. пр. Ежегодньш прямой ущерб от обрастания в каждой
из крупных стран, ведущих постоянную борьбу с явле-
нием, исчисляется десятками миллионов рублей. Если бы
борьба с обрастанием не велась систематически, то ущерб
был бы на один-два порядка выше. Защита от обраста-
ния имеет многовековую историю и в списке государст-
венных и международных мер по защите человечества от
вредных воздействий организмов биосферы стоит на треть-
ем месте, следом за борьбой с заразными болезнями и с
вредителями сельского и лесного хозяйства.
Способы борьбы с обрастанием базируются на исполь-
зовании защитных красок, ультразвуковых воздействий,
электрогидравлических ударов, катодной защиты и пр.
Например, в нашей стране сейчас эксплуатируется свыше
20 судов с ультразвуковыми установками защиты от об-
растания, причем природа угнетающего и разрушающего
действия ультразвука на находящиеся в воде организмы
окончательно не выяснена.
В сложившихся на сегодня связях машиностроения с
биомеханикой традиционно видное место занимает био-
ника, стимулирующая развитие биомеханических иссле-
дований с целью переноса многочисленных патентов жи-
вой природы в область техники. К числу многих, уже вы-
явленных и использованных патентов, относятся, напри-
мер, способы передвижения живых организмов по земле,
в водной и воздушной средах с многочисленными приема-
ми и приспособлениями для оптимизации этого передви-
жения.
К бионике примыкает антропо- и зооморфная робото-
техника, копирующая у человека и животных особенности
рабочих движений, сенсорики, пространственного вос-
приятия и пр. Естественно, что этому сопутствует углуб-
ленное исследование биомеханических свойств прото-
типов.
Большие перспективы имеет машиностроение меди-
цинского назначения. Совсем недавно лишь протезы рук,
432
Биомеханика систем человек — машина
ног и зубов были единственными искусственными органа-
ми, которыми пользовался человек взамен утраченных,
В наши дни тесное сотрудничество специалистов различ-
ных областей — от химии полимеров и аэрокосмической
техники до микроэлектроники и биологии — позволило
представить медикам набор технических чудес: искусст-
венные сердце и почки; искусственные кровеносные сосу-
ды и кожу; искусственные кости и кровь; управляемые
микроэлектроникой конечности, подстраивающиеся под
индивидуальные особенности человека, например его по-
ходку; миниатюрные насосы, заменяющие поджелудоч-
ную железу, и т. д. Электрокардиостимуляторы уже носят
в себе сотни тысяч пациентов, которым их вживляют в
организм для регуляции сердечных сокращений. По
прогнозам специалистов, к исходу века каждый значи-
тельный орган, за исключением мозга и центральной
нервной системы, будет иметь искусственные замените-
ли. Это ведет к созданию новых отраслей индустрии,
в которой биомеханика и машиностроение продолжат
свое тесное сосуществование и взаимопомощь.
Развитие биомеханики в значительной мере опреде-
ляемся успехами научного приборостроения, которое во
многом представляет собой специальную ветвь машино-
строения. ИМАШ уделяет значительное внимание разра-
ботке новых технических средств для биомеханических
исследований; примерами могут служить работы по виб-
родозиметрам, лазерной технике измерений, компьютер-
ной томографии, приборам по прикладной биоритмоло-
гии и др.
Мы являемся также свидетелями бурного развития
биотехнологии, обусловливающей становление новых от-
раслей промышленности и сельского хозяйства. Это раз-
витие, конечно, ставит и новые задачи по обеспечению
указанных отраслей новыми видами машин и технологий,
для создания которых методы, средства и данные био-
механики имеют неоценимое значение. Научно-техниче-
ский прогресс непрерывно наращивает и обогащает свя-
зи машиностроения и биомеханики.
Основные задачи
433
ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИЙ
НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
И ПРОБЛЕМЫ ВИБРОЗАЩИТЫ
(научные симпозиумы: теория и практика)
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ1
Сегодня здесь собрались ученые различных специаль-
ностей, работающие над сложной проблемой защиты че-
ловека от действия механических вибраций. Эта много-
гранная проблема требует объединения наших усилий,
принятия взаимно согласованных решений и действий.
Именно в этом состоит главная цель нашего симпозиума,
проводимого Государственным научно-исследовательским
институтом машиноведения по плану Академии наук
СССР, при участии научных учреждений Академии ме-
дицинских наук, ВЦСПС, Министерства здравоохране-
ния СССР и других министерств и ведомств.
В работе нашего симпозиума принимают участие док-
тора и кандидаты технических, медицинских, физико-ма-
тематических и биологических наук. Мы надеемся, что
взаимная «диффузия» научных идей между специалиста-
ми будет способствовать более успешному решению науч-
но-технических задач в области создания эффективных
методов и средств виброзащиты.
К сожалению, следует отметить, что наши успехи в
этой области пока еще очень скромны, результаты науч-
ных исследований, практические разработки и предложе-
ния по виброзащитным системам и комплексам сущест-
венно отстают от общего уровня развития различных
отраслей промышленности, где вибрации, создаваемые
машинами и механизмами, успешно выполняют разнооб-
разные технологические процессы, но оказывают вредное
воздействие на человека-оператора. Наша отечественная
промышленность вправе требовать от нас рекоменда-
ций, которые удовлетворяли бы современным условиям
1 Вступительное слово председателя Оргкомитета на Первом Все-
союзном симпозиуме по проблемам виброзащиты (февраль
1972 г.) //Влияние вибраций различных спектров на организм
человека и проблемы виброзащиты. М., 1972. С. 9-11.
434
Ёиомехйника cudteM Чёлдвёк — машина
труда, современным требованиям научно-технического
прогресса.
Проблема виброзащиты человека представляет собой
сложную комплексную проблему биомеханики. Биомеха-
ника как наука все еще находится на стадии накопления
фактов и первых попыток обобщения.
Следует подчеркнуть особую сложность проблемы из-
учения колебаний в системах человек—машина по сле-
дующим причинам: эта система, строго говоря, является
нелинейной, стохастической, нестационарной и с перемен-
ными во времени параметрами при сложной динамиче-
ской структуре. Здесь требуется сложный эксперимент
непосредственно на человеке. Кроме того, при разработке
методов виброзащиты необходимо учитывать степень
утомления, эмоциональное и напряженное нервно-психи-
ческое состояние оператора, изыскивать пути не только
уменьшения вибраций, но и формирования положитель-
ных эмоций, снятия утомляемости и нервно-психического
напряжения.
Исследования систем человек—машина связаны не
только с анализом особенностей взаимодействия челове-
ка и машины и изучением влияния вибраций на каналы
обратной связи этой системы, но и с изучением реакций
организма человека на вибрационное воздействие в свя-
зи с появлением виброболезни, порождаемой вибрацией.
Эта проблема сложна, до настоящего времени еще не
изучен механизм возникновения виброболезней. Все пе-
речисленные трудности частично оправдывают отмеченные
нами отставания в области виброзащиты и изучения виб-
рационных заболеваний.
Наш симпозиум посвящен анализу и констатации
научных представлений по следующим основным вопро-
сам:
1) биомеханические характеристики тела человека;
2) влияние вибраций на функциональные системы ор-
ганизма человека;
3) разработка систем виброзащиты человека.
Кроме того, здесь будут проведены научные дис-
куссии за круглым столом по наиболее актуальным
темам:
— влияние вибраций на опорно-двигательную си-
стему;
Основные задачи
435
Президиум совещания по изучению влияния вибраций на организм
человека (1972 г.). Выступает академик А. А. Благонравов, в первом
ряду в центре - К. В. Фролов
— нелинейные и нестационарные свойства динамиче-
ских характеристик тела человека;
— вопросы прогнозирования воздействий вибраций на
организм человека.
В результате обсуждения докладов и дискуссий опре-
делятся основные итоги научных результатов.
Но этим не исчерпывается значение симпозиума; он
должен сыграть существенную роль в координации на-
ших научных исследований, помочь молодым исследова-
телям выбрать правильные методы работы, находить
скрытые возможности в теориях и экспериментах и от-
ступать от ранее намеченных планов при встрече с но-
выми фактами, а такие, конечно есть в докладах на-
стоящего симпозиума. Ученый, формируемый современ-
ной наукой,— это широко, творчески мыслящий человек.
Умению творчески мыслить необходимо постоянно учить-
ся. Симпозиум — одна из эффективных форм такой
учебы.
436
Биомеханика систем человек — машина
О СОСТОЯНИИ ИЗУЧЕНИЯ СИСТЕМ
ЧЕЛОВЕК-МАШИНА1
Колебания в системах человек—машина представляют
одну из наименее изученных совершенно новых проблем,
рожденных современной научно-технической революци-
ей. Развитие техники создало новые взаимоотношения
между человеком и управляемой им машиной. В процес-
се работы человек, вступая в контакт с той или иной ма-
шиной, инструментом или системой управления, обычно
испытывает на себе вибрационное воздействие. Поэтому
возникает необходимость изучения колебаний в системах
человек—машина с целью создания научных основ для
разработки эффективных средств и методов виброзащиты
и обоснованных рекомендаций на допустимые нормы виб-
раций машин, а тацже оценки ошибок, предельных воз-
можностей, адаптации, функционального и физиологиче-
ского состояния оператора, выполняющего заданную
программу. Кроме того, получение динамических харак-
теристик оператора, подверженного вибрационному воз-
действию, необходимо для создания математических мо-
делей этих систем и проектирования систем управления,
живым звеном которых является человек-оператор (с уче-
том реакций оператора на систему).
Следует подчеркнуть особую сложность проблемы из-
учения колебаний в системах человек—машина по сле-
дующим причинам: эта система, строго говоря, является
нелинейной стохастической, нестационарной и с перемен-
ными во времени параметрами при сложной динамиче-
ской структуре.
Научной базой для изучения систем человек—машина
является биомеханика. Несмотря на свою глубокую исто-
рию от Аристотеля и Леонардо да Винчи до наших
дней 2, биомеханика пока еще не стала наукой, представ-
ляющей собой упорядоченную систему наших знаний в
1 Из кн.: Влияние вибраций различных спектров на организм
человека и проблемы виброзащиты. М., 1972. С. 12-17.
2 Существенный вклад в развитие биомеханики внесли: Г. Гали-
лей, В. Гарвет, Р. Декарт, Р. Бойль, Р. Гук, Л. Эйлер, Т. Юнг,
Г. Гельмгольц, В. Ван-дер-Поль и др. Интересно отметить, что
именно эти ученые внесли существенный вклад и в классиче-
скую механику.
О состоянии изучения систем человек — машина 437
области тонких изменений в живых организмах и систе-
му широких обобщений. В этой связи изучение влияния
механических колебаний на живые организмы требует
всесторонних и глубоких исследований и широких обоб-
щений.
Наиболее характерными случаями вибрационного
воздействия на оператора являются: однокомпопентные
вибрации, действующие в направлении вертикальной оси,
когда оператор работает в положении сидя или стоя;
многокомпонентные вибрационные воздействия в направ-
лении линейных и угловых координат; передача вибраций
от инструмента через руки оператора. Во всех указан-
ных случаях вибрации могут быть гармоническими,
а также иметь сложный спектральный состав. Здесь сле-
дует подчеркнуть, что в технике мы обычно имеем дело
со случайными стационарными и нестационарными виб-
рационными воздействиями, в то время как в большинст-
ве работ по исследованиям физиологического состояния
оператора ограничиваются чисто гармоническими вибра-
ционными воздействиями.
Медицинскими исследованиями установлено: длитель-
ное действие однонаправленной вертикальной вибрации
приводит к тяжелому вибрационному заболеванию и вы-
зывает повреждение сосудов головного мозга и оболочек,
нарушение циркуляции крови3, вибрации вызывают по-
вышенный приток импульсов в головной мозг, что отрица-
тельно сказывается па высшей нервной деятельности и,
естественно, вносит искажения в информацию, поступаю-
щую оператору по зрительным и другим каналам обрат-
ной связи. В этом направлении имеется много работ, од-
нако пока еще нет однозначных выводов.
Исследование пространственных колебаний головы че-
ловека-оператора в направлении линейных и угловых ко-
ординат при заданном внешнем вибрационном воздейст-
вии представляется актуальным в связи с изучением
динамики полукружных каналов, являющихся датчиками
вращательного движения и представляющих собой поло-
сти диаметром й = 0,28 мм, наполненные жидкостью, кото-
рая слегка перемещается относительно черепа каждый
паз, когда голова поворачивается в пространстве.
3 Задача о течении крови по кровеносным сосудам при действии
дибраций представляет отдельную проблему биомеханики,
438
Биомеханика систем человек — машина
Данные о пространственных колебаниях головы при
условии однонаправленных внешних вибрационных воз-
действий позволяют оценить динамические реакции вести-
булярного аппарата, а также выработать общие требова-
ния к критерию виброзащиты человека-оператора. Кроме
того, на основании этих данных можно уточнить сущест-
вующие функциональные модели и построить новые уточ-
ненные динамические модели. Так, например, для прост-
ранственных механических моделей, характеризующих
динамическое состояние оператора, работающего в поло-
жении сидя и стоя, необходимо иметь реальные спектры
вибраций, действующих на оператора. Следует отметить,
что до последнего времени предлагаемые модели обосно-
вывались на чисто интуитивных данных и лишь в послед-
ние годы в этом вопросе достигнуты значительные успе-
хи, получены новые экспериментальные данные в СССР,
США и других странах; на основании эксперименталь-
ных данных построены уточненные модели.
Введение реальных спектров в моделируемую машину
позволяет получить необходимые данные по проектиро-
ванию виброзащитных систем. При этом реальные ампли-
тудно-частотные характеристики, полученные в условиях
натурных испытаний человека-оператора, должны быть
скорректированы с данными моделирования.
В последние годы в ИМАШ и Институте охраны тру-
да ВЦСПС получено аналитическое выражение для импе-
дансных характеристик тела человека, что позволяет
перейти к синтезу механической системы. Одним из воз-
можных методов синтеза модели с выбранной структурой
является матричный метод. Применяя матричные тожде-
ства, можно получить выражения для механических им-
педансов и динамических подвижностей элементов моде-
ли. На основании полученных в Институте машиноведе-
ния экспериментальных данных, теоретического анализа
и синтеза разработаны Государственные стандарты на
типы и методы определения динамических характери-
стик. Этот первый в нашей стране Государственный
стандарт позволяет ввести единую научно-методическую
политику при определении динамических характеристик
человека-оператора.
Не всегда предположение о стационарности вибраций,
действующих на человека, оправданно. Так, например,
вибрации, создаваемые машинами виброударного деист-
& состоянии изучения систём человек — мйшина
439
вия, а также вибрации экипажей на транспорте являют-
ся нестационарными. В этом случае усреднять быстрые
переходные процессы с большими амплитудами на срав-
нительно длинном отрезке времени было бы некорректно.
Поэтому целесообразно рассматривать эти возмущения
как ударные нагрузки. Следует отметить, что в этом на-
правлении имеется очень мало работ и здесь следует
сосредоточить наше внимание.
На основании проведенных в Институте машиноведе-
ния новых экспериментов установлено, что изменение
позы не только меняет частотные характеристики тела
человека-оператора, но и в значительной степени изменя-
ет демпфирующие способности исследуемой системы. Од-
нако этот вопрос требует специального изучения и за-
служивает особого внимания.
К настоящему времени недостаточно изучен механизм
распространения вибраций по костным тканям и механи-
ка течения крови по кровеносным сосудам при действии
вибраций, а также функциональное состояние человека-
оператора. Эти задачи носят пока лишь постановочный
характер и для успешного решения требуют совместных
комплексных исследований специалистов в области меди-
цины, механики, биологии, физики. Тот опыт, который
получен в Институте машиноведения, должен быть ши-
роко использован и развит в других научных учрежде-
ниях и научных коллективах.
Следует обратить внимание на создание строго научно
обоснованных санитарно-гигиенических норм на вибра-
ции, на создание критериев виброизоляции. Действующие
в настоящее время санитарно-гигиенические нормы нуж-
даются в серьезной доработке. Необходимо создавать бо-
лее совершенные виброзащитные системы и комплексы,
соответствующие современным санитарно-гигиеническим
и техническим требованиям, отвечающим нашему техни-
ческому прогрессу.
До настоящего времени результаты изучения физио-
логических изменений организма человека, подверженно-
го вибрационному воздействию, не получили должного
обобщения, модельного и математического представле-
ния. Механизм возникновения вибрационной болезни
требует дальнейшего изучения. Здесь слабо представлены
проблемы прогнозирования. Недостаточно используются
современные мощные средства электронно-вычислитель-
440
биомеханика систем человек — машинй
ной техники. Вообще надо отметить, что биологи, к сожа-
лению, почти не используют мощный аппарат математи-
ческой физики.
Полученные в Институте машиноведения новые дан-
ные о влиянии случайных вибраций на содержание ги-
стамина и фермента в крови должны быть широко ис-
пользованы специалистами для дальнейших обобщений и
более глубоких выводов.
В заключение хотелось бы указать на необходимость
более глубокого изучения биологами и биохимиками
влияний гармонических и случайных вибраций на живой
организм на молекулярном и клеточном уровнях с целью
создания единой теории о механизме разрушения клеточ-
ных структур. Здесь особое внимание должно быть уде-
лено анализу влияния вибраций на рецепторы и свойст-
ва нервных клеток. Пока еще нет единой теории о де-
формации телец Фатор—Пачини, расположенных в коже
и внутренних органах, как и о деформации веретеновид-
ных клеток мышц. Мало данных о влиянии вибраций на
внутренние органы человека.
Все перечисленные примеры иллюстрируют необходи-
мость более частых научных дискуссий и критической
оценки выполненных научных работ. Мы надеемся, что
работа настоящего симпозиума поможет в какой-то мере
восполнить существующие проблемы в изучении влияния
вибраций машин на человека-оператора.
ИТОГИ ПЕРВОГО СИМПОЗИУМА1
По плану Академии наук СССР Институт машинове-
дения провел Всесоюзный симпозиум под девизом «Че-
ловек и вибрация». Проблемы взаимодействия человека с
искусственно созданной им внешней средой все больше
привлекают внимание ученых всего мира. Быстрое раз-
витие техники, создание машин, приборов, сложных авто-
матических комплексов, летательных аппаратов и совре-
менных транспортных средств привели к новым условиям
1 Из статьи: О симпозиуме «Влияние вибраций на организм че-
ловека и проблемы виброзащиты» (февраль 1972 г.) //Машино-
ведение. 1972. № 5. С. 121-123.
Итоги первого симпозиума
441
взаимодействия человека-оператора с управляемыми им
техническими средствами. Большое значение приобретает
задача объективной оценки влияния на человек-оператора
различных по форме и спектральному составу вибраций,
создаваемых техническими средствами. С другой стороны,
при проектировании ряда машин необходим учет динами-
ческих свойств человека-оператора, оказывающих влияние
на динамические процессы самой машины.
Симпозиум был посвящен широкому обсуждению этих
проблем и результатов, полученных в последние годы в
механике, биологии и медицине. В работе симпозиума
приняло участие 150 ученых, представляющих 76 научно-
исследовательских институтов, производственных органи-
заций и вузов из 29 городов Советского Союза. На сим-
позиуме было заслушано 70 докладов, изданных к нача-
лу его работы.
В программу симпозиума, кроме докладов, были вклю-
чены дискуссии, участники которых высказали свои
взгляды по наиболее актуальным вопросам: нелинейные
и нестационарные свойства динамических характеристик
тела человека; прогнозирование результатов воздействия
вибраций на человека; влияние вибраций на опорно-мы-
шечную систему. В ходе дискуссий, встреченных участ-
никами симпозиума с исключительным интересом, были
выработаны единые подходы к решению некоторых новых
задач биомеханики.
Симпозиум открыл академик А. А. Благонравов. Он
подчеркнул, что рассматриваемая проблема рождена со-
временной научно-технической революцией и представля-
ет собой часть общей, очень сложной социальной пробле-
мы взаимодействия человека с окружающей средой.
На первом пленарном заседании были зачитаны об-
зорные доклады. К. В. Фролов в докладе «Современное
состояние изучения системы человек—машина» охаракте-
ризовал значение обсуждаемых проблем, отметил наибо-
лее существенные результаты, полученные в этой обла-
сти в Институте машиноведения, и сформулировал основ-
ные направления дальнейших исследований. Он подчерк-
нул, что постановка на симпозиуме проблемы колебаний
в системе человек—машина стала возможной благодаря
плодотворному союзу физиков, механиков, инженеров,
биологов и медицинских научных работников. Ученые
этих специальностей впервые собрались вместе для вы-
442
Биомеханика систем человек — машина
работки единой методологии исследования колебательных
процессов в биомеханических системах.
В докладе И. М. Хазена «Физиологические основы
виброзащиты человека-оператора» были рассмотрены раз-
личные направления медицинских исследований, посвя-
щенных анализу реакций человеческого организма на
действие вибрационного раздражителя. Особое внимание
в докладе обращено на недостаточное изучение системы
гуморально-гормональной регуляции организма человека
при действии вибраций. Подобный подход позволяет уста-
новить границу между нормой и патологией при вибра^
ционных воздействиях.
С большим вниманием был выслушан доклад
Е. Ц. Андреевой-Галаниной, С. В. Алексеева и А. В. Ка-
дыскина «Механические колебания и человек». Авторы
рассмотрели специфические условия труда человека-опе-
ратора в современных условиях действия вибрационно-
шумового фактора, определили широкий круг экспери-
ментов, выявляющих механизм вредного действия вибра-
ций, а также исследований, направленных на предупреж-
дение развития вибрационных заболеваний.
В докладе А. М. Волкова «Субъективные и объек-
тивные критерии оценки результатов действия вибраций
на организм человека» был дан обзор рекомендаций и
норм, ограничивающих уровни вибраций на рабочем мо-
сте человека-оператора. Автор рассмотрел проект сани-
тарных норм, которые могли бы заменить широко исполь-
зуемый в настоящее время на транспорте показатель
плавности хода.
После пленарного заседания работа симпозиума прохо
дила по секциям. На секции биомеханических характери
стик тела человека рассматривались методы определения
упругорелаксациопных и динамических свойств мышеч-
ных тканей, излагались подходы к математическому
описанию распространения колебаний в трансверсально-
изотропной костной среде, а также оценивались величина
и длина мышечного напряжения на реакцию организма
при вибрационном воздействии.
Значительное внимание было уделено идентификации
моделей тела человека. Рассматривались специфические
особенности задач, связанных с экспериментальным оп-
ределением параметров моделей тела человека, алгорит
щч случайного поиска, используемые при решении ука
Итоги Ьёрвйго ёйМпозиумА
443
ванных задач с помощью ЦВМ, а также вопросы теорети-
ческой оценки качества моделирования. Для докладов
этой секции характерно повышение интереса к проблеме
выбора моделей биологических систем при действии меха-
нических колебаний, к изучению особенностей человека
как биодинамической системы. Рассматривались гипотезы
о механизмах регуляции динамических свойств тела че-
ловека, проявляющиеся в виде «мягких» нелинейных и
нестационарных связей системы.
Определенное внимание уделялось изучению механиз-
ма распространения вибраций по телу человека в поло-
жении сидя и стоя с учетом изменения суставных углов
опорно-двигателыюго аппарата. Была предложена мето-
дика определения механического импеданса руки челове-
ка. Рассматривалась методика измерения пространствен-
ных колебаний тела человека при ударном воздействии
и воздействии гармонических колебаний. Обсуждалась
математическая модель оператора, подверженного удар-
ным нагрузкам на голову. Для экспериментального ис-
следования динамических характеристик тела человека
была предложена методика испытаний на электродина-
мическом вибростенде с использованием блока магнитной
памяти электронного анализатора случайных процессов
ЭАСП-С.
На заседании секции была отмечена актуальность про-
блемы воздействия вибраций на зрительный анализатор
оператора. Большой интерес вызвало исследование раз-
решающей способности системы оператор—оптический
прибор в условиях вибраций.
Секция «Влияние вибраций на функциональное со-
стояние организма человека» была посвящена рассмотре-
нию физиологических и биохимических реакций организ-
ма на действие вибрационного раздражителя. На заседа-
нии секции были доложены результаты комплексных кли-
нико-гигиенических исследований вибрационной пато-
логии.
Значительное внимание было уделено рассмотрению
механизмов гуморальной регуляции, клеточного обмена,
биохимических показателей процесса свертывания крови,
влияния вибраций на функцию желез внутренней секре-
ции, а также на состояние печени. Рассматривались
электрофизические методы оценки влияния вибраций на
организм человека с помощью анализа ЭКГ и ЭЭГ. Ряд
444
Ёиомеханика систем человек — Машинй
докладов был посвящен физиологическому действию виб-
раций на нервно-мышечную систему. Обсуждались вопро-
сы изучения механических свойств мышечных тканей и
восстановления работоспособности мышц, механизмы воз-
действия вибраций на рецепторы и на слуховой анализа-
тор, а- также двигательные расстройства операторов при
комплексном воздействии вибраций и шума. Вибрацион-
ное воздействие на человека не всегда сводится к вредно-
му влиянию на его организм. Было предложено исполь-
зование вертикальной вибрации для лечения мочекамен-
ной болезни.
Тематику докладов, прочитанных на секции «Разра-
ботка систем виброзащиты человека», можно разделить
на три направления.
Первое направление было посвящено теоретическим
аспектам создания эффективных виброзащитных систем и
принципов их конструирования. Рассматривались вопро-
сы выбора критериев оптимальности и синтеза оптималь-
ных систем виброзащиты на случайное вибрационное
воздействие с помощью ЦВМ. Ряд докладов касался про-
блемы разработки активных систем виброзащиты челове-
ка с использованием пневматических устройств и элект-
рогидравлических устройств с оптимально выбранными
параметрами. Были предложены пути комплексного ре-
шения задач виброзащиты водителей сельскохозяйствен-
ных машин и транспортных машин с помощью активных
гидравлических устройств.
На заседании секции обсуждались различные принци-
пы реализации электрогидравлических систем и оценива-
лась достигаемая ими эффективность. В ряде докладов
рассматривались вопросы создания оригинальных меха-
нических устройств виброзащиты с преобразованием дви-
жения, динамического гасителя, а также исследования
структурных методов виброзащиты. На примере виброза-
щиты биоэлектрического протеза кисти человека рас-
смотрены рекомендации и конкретные требования к виб-
розащитным системам. Определенное внимание было уде-
лено внедрению результатов теоретического анализа
нелинейных колебательных систем в промышленность.
Предложена простая и эффективная конструкция кресла
водителя локомотива с подвеской, обладающей нелиней-
ными характеристиками:
Второе направление тематики заслушанных на секции
Итоги первого ейМпозйумй
445
докладов было посвящено исследованию вибрационных
свойств различных материалов. Рассмотрены вопросы
звукоизоляции с помощью трехслойпых отражений и
предложена теория их расчета, предложены виброзащит-
пые прокладки для защиты операторов, работающих с
ручным механизированным инструментом, разработаны
основные принципы создания рациональной виброзащит-
ной спецобуви. Были представлены интересные результа-
ты по использованию нового эффективного виброзащит-
ного материала пеноэласта.
Третье направление объединяло вопросы оценки эф-
фективности виброзащитных систем, применяемых в раз-
личных областях промышленности, для конкретных конст-
рукций машин. Здесь были рассмотрены средства вибро-
защиты, используемые при работе оператора с ручными
пневматическими машинами виброударного принципа
действия и перфораторами, предназначенные для води-
телей транспортных самоходных машин, применяемые в
лесозаготовительной промышленности, в горнодобываю-
щей промышленности, в литейном производстве. Отмеча-
лось большое значение организации научной координа-
ции работ, направленных на создание эффективных мето-
дов и средств виброзащиты человека-оператора.
Переходя к общим итогам состоявшегося симпозиума,
следует сказать, что его программа достаточно полно ох-
ватила почти все основные вопросы проблемы воздейст-
вия вибраций на человека-оператора.
В целом прошедший симпозиум отметил новый суще-
ственный этап в развитии биомеханики — одном из со-
временных развивающихся разделов механики. Симпози-
ум способствовал повышению уровня исследований и их
четкой координации, более целесообразному распределе-
нию сил для дальнейшей работы в этой области. Крити-
ческие замечания, сформулированные на симпозиуме, бу-
дут способствовать уточнению постановок задач и завер-
шению работ, исключению из планов работ дублирующих
и неперспективных исследований, сосредоточению объ-
единенных усилий ученых различных специальностей на
наиболее актуальных задачах.
В принятом решении симпозиум, в частности, отметил,
что первоочередной задачей рассматриваемой проблемы
является проведение исследований в ближайшие годы по
следующим фундаментальным направлениям: биомехани-
446
Биомеханике, систем человек — кашинд,
ческие характеристики тела человека; влияние вибраций
на функциональные системы организма человека; разра-
ботка научных основ создания эффективных виброзащит-
ных систем для человека-оператора.
Оргкомитету симпозиума поручено провести подгото-
вительную работу для организации следующего симпо-
зиума «Человек и вибрация».
О ВТОРОМ СИМПОЗИУМЕ
ПО ПРОБЛЕМАМ
ВИБРАЦИЙ И ВИБРОЗАЩИТЫ1
Вопросы воздействия вибраций на организм человека
и создания эффективных виброзащитных систем занима-
ют особое место среди проблем взаимодействия человека
с окружающей средой, охраны его здоровья и улучшения
условий труда. Решению ряда задач, относящихся к
комплексной проблеме «Человек и вибрация», и был по-
священ симпозиум, организованный Институтом машино-
ведения по плану АН СССР. В работе симпозиума при-
няли участие ученые и специалисты из 33 городов, пред-
ставляющие 123 предприятия и организации. К началу
симпозиума был издан сборник трудов «Влияние вибра-
ций на организм человека и проблемы виброзащиты»
(М.: Наука, 1974), включающий 116 докладов.
Во вступительном слове академик А. А. Благонра-
вов остановился на задачах защиты биосферы от небла-
гоприятных последствий научно-технического прогресса,
к числу которых относятся и задачи защиты человека от
внешних вибрационных возмущений, а также подчеркнул
необходимость объединения усилий ученых разных спе-
циальностей для решения рассматриваемых на симпо-
зиуме проблем.
В обзорном докладе К. В. Фролова «Современное со-
стояние научных исследований в области виброзащиты»
охарактеризованы состояние развития современных виб-
розащитных систем и современный уровень знаний о
1 Из статьи: Об итогах II симпозиума (февраль 1974 г.) //Маши-
новедение. 1975. № 4. С. 120—122.
О втором симпозиуме
447
влиянии вибраций на организм человека, отмечены наи-
более существенные результаты, полученные в этих обла-
стях в Институте машиноведения, и сформулированы ос-
новные направления дальнейших исследований.
На секции «Биомеханические характеристики тела
человека» значительное внимание было уделено матема-
тическим методам идентификации динамических моделей
тела человека. Рассматривались зависимости параметров
линейных моделей от уровня возбуждения при горизон-
тальных колебаниях и плоских колебаниях всего тела.
Предлагались методы построения нелинейных моделей
тела человека с помощью уравнений с многозначными
правыми частями. Приводились результаты эксперимен-
тального исследования нестационарных динамических ха-
рактеристик тела человека и рассматривались аналити-
ческие методы, учитывающие нестационарность действу-
ющих вибраций. Определенное внимание уделялось
анализу механических характеристик человека-оператора
в зависимости от антропометрических данных его тела,
возраста, рабочего стажа. Были предложены методы по-
строения упрощенных динамических моделей отдельных
частей тела человека в линейной и нелинейной трактовке.
Группа докладов была посвящена подробному исследова-
нию систем вибрирующее основание—рука с учетом пе-
ременности параметров системы в зависимости от изме-
нения усилия, развиваемого мышцами оператора. Для
экспериментального исследования механических свойств
биологических препаратов и мышц человека был предло-
жен метод возбуждения колебаний с помощью положи-
тельной обратной связи. Применение указанного метода
позволяет также диагностировать различные заболевания.
Рассматривались специфические особенности эксперимен-
тального определения динамических свойств бедренной
кости человека. Излагался метод оценки воздействия на
голову человека ударных импульсов различного вида с
помощью экспериментальной маятниковой установки.
Секция «Статокинетическая регуляция человека при
вибрационном воздействии» была посвящена дисрегуля-
ции движений и нарушениям восприятия пространства,
а также проблеме укачивания при воздействии на челове-
ка механических колебаний. Исследовалось влияние виб-
раций различных параметров п направлений на состоя-
ние скелетных мышц и регуляцию цозы, на способноетц
448
Биомеханика систем человек — машина
человека совершать координированные движения. В ряде
сообщений рассматривались вопросы функционирования
вестибулярного аппарата, глубинноглазомерной функции,
методы повышения устойчивости человека к укачива-
нию, состояния нервно-мышечной системы при вибрости-
муляции. Работа секции позволила наметить основные
пути продолжения исследований по статокипетической
регуляции человека-оператора в условиях внешних виб-
рационных возмущений.
На секции «Клинико-физиологические аспекты вибра-
ционного воздействия» были представлены доклады, об-
общающие опыт диагностики и профилактики вибрацион-
ной болезни и содержащие результаты влияния вибраций
различных спектров на процессы жизнедеятельности, на
функционирование отдельных клеток, органов и систем
организма. С большим вниманием были заслушаны докла-
ды об электронно-микроскопическом исследовании нерв-
ных клеток, подвергавшихся низкочастотной вибрации;
о прогнозировании патологического действия вибраций с
учетом резонансных явлений в живых системах; о выбо-
ре критерия виброзащиты человека на основе анализа
биологически активных веществ.
Рассмотрены и обсуждены обширные материалы по
физиологическим критериям действия различных вибра-
ций на человека; моделированию вибрационно-шумовых
воздействий; специфике вибрационных поражений у ра-
ботников различных профессий в промышленности, транс-
порте и сельском хозяйстве; профилактике и ранней ди-
агностике вибрационных заболеваний, а также экспертизе
трудоспособности при этих заболеваниях; функционирова-
нию сердечно-сосудистой, гуморальной и нервной систем
в условиях вибрационно-шумового раздражения и многие
другие вопросы. В результате работы секции выявлены
основные направления исследований, по которым следует
объединять усилия ученых различных специальностей в
решении сложных клинико-физиологических вопросов
вибрационных нарушений в организме человека.
На секции «Вопросы измерения и нормирования виб-
рационных воздействий на человека» освещались вопро-
сы, связанные с обработкой результатов эксперименталь-
ных исследований, характеристиками вибронагруженно-
сти рабочих мест операторов в различных отраслях
техники, проблемами выбора критериев оценки допусти-
О втором симпозиуме
449
мых параметров вибраций, действующих на человека.
Следует отметить возросший интерес исследователей к
анализу случайных процессов, моделирующих реальные
вибрационные воздействия.
На заседании секции обсуждались различные подходы
к нормированию вибраций, учитывающие совокупность
неблагоприятных факторов, действующих в системе че-
ловек-машина.
На секции «Разработка новых систем виброзащиты
человека» были представлены доклады, посвященные оп-
тимизации систем защиты от вибрации, исследованию
активных виброзащитных систем, проектированию и рас-
чету конкретных систем виброзащиты для различных
отраслей промышленности.
В последние годы значительно возрос интерес иссле-
дователей к гидравлическим системам виброзащиты, об-
ладающим широкими техническими возможностями.
В ряде докладов рассматривалась параметрическая опти-
мизация гидравлической виброзащитной системы с учетом
динамических характеристик человека-оператора. По-
дробно исследовалась эффективная электрогидравличе»
ская активная система виброзащиты человека при им-
пульсных и случайных воздействиях, определялись ха-
рактеристики исполнительного элемента такого рода
системы.
Современные требования, предъявляемые к виброза-
щите систем, приводят к необходимости исследования
активных систем защиты человека-оператора. Проблемы,
связанные с разработкой активных систем, широко
освещались в процессе работы секции. Рассматривались
вопросы эффективности и устойчивости некоторых ак-
тивных виброзащитных систем на основе понятий уп-
равляемости и наблюдаемости. Обсуждались вопросы
влияния нелинейности на устойчивость активных си-
стем, анализировались сравнительные характеристики
линейных и нелинейных оптимальных виброзащитных
систем для случайных вибраций различных спектров.
Предлагался способ активного импульсного гашения,
основанный на использовании управляемого взаимо-
действия типа абсолютного упругого удара между демп-
фирующими массами.
В реальных условиях динамические характеристики
тела человека-оператора меняются с течением времени,
^5 К. В. Фролов
^50
Биомеханика систем человек—машина
поэтому необходимо при расчете виброзащитных систем
учитывать эти свойства биомеханических систем. В ряде
докладов было показано, что введение дополнительных
ограничений на коэффициенты чувствительности опти-
мальной виброзащитной системы позволяет повысить
качество защиты при малых изменениях расчетной мо-
дели человека-оператора.
Рассматривались различные схемы подвесок колеба-
тельных систем и оптимизация параметров таких систем.
Существенное внимание было уделено расчету характе-
ристик подвески автомобилей с учетом динамических
характеристик тела человека, эффективности различно-
го типа подвесок землеройных, транспортных больше-
грузных машин, экскаваторов для горнодобывающей
промышленности, исследовалась динамика вертикальных
колебаний колеса. Ряд докладов был посвящен пробле-
мам защиты оператора от вибраций, порождаемых про-
изводственным оборудованием в различных отраслях
промышленности и на транспорте. Предложен инженер-
ный способ расчета эффективной системы виброизоля-
ции операторов ковочных молотов. Рассматривались
теоретические вопросы виброзащиты человека от неста-
ционарных колебаний, возбуждаемых на предприятиях
текстильной промышленности. Обсуждался расчет ак-
тивных пневматических опор, применяемых в условиях
машиностроительного производства.
Ряд докладов был посвящен исследованию виброза-
щиты систем для ручного механизированного инстру-
мента. Построение математических функциональных мо-
делей мотопилы позволило разработать методику про-
ектирования виброизолирующих рукояток для мотопил.
Предлагался метод синтеза оптимальных вибробезопас-
ных ручных машин с аэростатическими опорами при
условии учета динамических характеристик системы
инструмент—рука. Приводились характеристики разра-
ботанной и внедренной в промышленность бурильной
установки, исключающей контакт оператора с вибри-
рующим перфоратором. В докладах секции были затро-
нуты вопросы защиты человека от шума, порождаемого
вибрациями. Рассматривались вопросы улучшения виб-
роакустических характеристик биоэлектрического про-
теза.
б втором симпозиум^
451
В программу II симпозиума была включена дискус-
сия, в ходе которой с позиций медицины и механики
рассматривались подходы к разработке объективных
критериев нормирования вибрационных воздействий 11а
человека.
В целом прошедший симпозиум способствовал даль-
нейшему развитию биомеханики и эффективной научной
координации работ, проводимых в этой области учены-
ми нашей страны. Обсуждение сообщений, представлен-
ных на II симпозиуме, показало, что ряд результатов
найдет непосредственное применение в разнообразных
областях современной техники, биологии и медицины.
Критические замечания, высказанные на симпозиуме,
помогут уточнению постановок задач, сосредоточению
объединенных усилий ученых различных специально-
стей для решения наиболее актуальных задач в этой
области.
В принятом решении симпозиум отметил, что необ-
ходимо расширить исследования фундаментальных во-
просов влияния вибраций на оператора в системе чело-
век-машина, унифицировать методы оценки влияния
вибраций с целью получения объективно сопоставимой
информации для обоснования допустимых параметров
вибраций и прогнозирования степени вибробезопасности
машин.
Оргкомитету симпозиума поручено провести подгото-
вительную работу для организации очередного симпо-
зиума «Человек и вибрация».
15*
452
Ёиомех&ника cucre.it чеЛовёк — Змшинй
О НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧАХ
БИОМЕХАНИКИ
В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ
ВИБРОЗАЩИТЫ
ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА1
В поисках создания наиболее эффективных виброза-
щитных систем и комплексов в последние годы как в
СССР, так и за рубежом ведутся интенсивные исследо-
вания. Особое место занимают специфические задачи
биомеханики человека-оператора, подверженного вибра-
ционному воздействию. Укажем некоторые из них.
1. Функционирование человека-оператора как звена
управления в системе человек—машина в условиях ме-
ханических вибраций существенно нарушается, и наблю-
даются серьезные функциональные нарушения вестибу-
лярного происхождения (укачивание, пространственная
дезориентация, многочисленные сенсомоторные иллюзии,
дискоординация движений), снижающие качество и на-
дежность всей системы человек—машина, что в ряде
случаев приводит к аварийным ситуациям. Изучение
этих вопросов необходимо для выработки критерия виб-
розащитных устройств. Полукружные каналы, как видно
из рис. 1, на котором представлена схема вестибулярно-
го аппарата, являются датчиками вращательного движе-
ния и представляют собой полости диаметром d~ 0,28 мм,
наполненные жидкостью, которая слегка перемещается
относительно черепа каждый раз, когда голова оператора
поворачивается в пространстве. В каждом внутреннем
ухе имеются по три полукружных канала, расположен-
ных во взаимно перпендикулярных полостях, что позво-
ляет улавливать движение по всем трем возможным на-
правлениям.
Гидродинамика жидкости одного полукружного канала
с учетом упругих свойств купулы при заданном внешнем
воздействии приближенно описывается уравнением вида
/ф + Ьф + Ахр = а/ф, (1)
где 7 —момент инерции жидкости в тонкой трубке; б —
1 Из кн.: Механика деформируемых тел и конструкций. М., 1975.
С. 484-490.
Задачи биомеханики е связи с виброзйщитои
453
ifl
Рис. 1. Модель вестибулярного
аппарата
//77.V7ZJ7
(7^//,28МА
$/жидкости
(7777770(7177770770/7770
\\ A/'(777J777 \ • //77777/7777
вращающий момент на
единицу угловой скорости;
bk — вращающий момент
на единицу углового сме-
щения; -ф — абсолютное по-
ложение головы в прост-
ранстве; ф=а(,ф—0) — уг-
ловое смещение купулы
относительно черепа; а —
постоянная пропорцио-
нальности; 0 —угол соот-
ветствующего смещения
жидкости в полукружном
канале.
Из структуры уравне-
ния (1) следует, что оно
описывает колебания жид-
кости в полукружном канале, и поэтому данные о про-
странственных колебаниях головы при условии внешних
вибрационных воздействий позволяют оценить динамиче-
ские реакции вестибулярного аппарата, а также вырабо-
тать общие требования к критерию виброзащиты человека-
оператора.
С целью изучения причин вестибулярных нарушений
при угловых вибрациях головы на основе теории динами-
ческого подобия разработана масштабная физическая мо-
дель системы полукружных каналов вестибулярного аппа-
рата человека, воспроизводящая динамику внутрисистем-
ных процессов в удобных для их изучения условиях физи-
ческого эксперимента. Модельные исследования выявили,
что при угловых осцилляциях головы вследствие специфи-
ки биомеханических процессов в системе полукружных ка-
налов вестибулярный аппарат начинает подавать на вход
нервной системы ложную информацию о действующем ус-
корении, точнее, информацию, которая в определенном
смысле не соответствует характеру действительного движе-
ния. Учет организмом дезориентирующих показаний своего
датчика угловых ускорений, каким является система полу-
кружных каналов, сопровождается сенсомоторными реак-
циями, также не соответствующими реальной обстановке.
Эти новые результаты о причинах вестибулярных нару-
шений при угловых осцилляциях головы позволили пред-
сказать, а затем зарегистрировать в направленных экспери-
454
Ёиомехйника сиётеМ чёловёк— Машинй
1 — шлейфовый осцилло-
граф; 2 — усилитель; «3 —
катодный осциллограф; 4,
5 — датчики; 6 — бедрен-
ная кость; 7 — вибратор;
8 — блок предварительного
усиления; .9 — виброметр;
10 — отметчик частоты;
11 — задающий генератор;
12 — усилитель мощности;
13 — частотомер
Рис. 2. Блок-схема экспериментальной установки
Рис. 3. Амплитудно-частотные характеристики бедренной кости
ментах с участием испытуемых новый класс вестибулярных
реакций, характерный для угловых колебательных движе-
ний головы, а также предложить конкретные рекоменда-
ции по созданию систем защиты человека-оператора от
воздействия механических колебаний.
2. При изучении механизма распространения вибраций
по костным тканям необходимы данные о динамических
характеристиках отдельных костей опорно-двигательного
аппарата. Несмотря на достаточно большое количество ра-
бот, посвященных исследованию механических характе-
ристик костных тканей (предельные нагрузки на различ-
ные кости, распределение напряжений по поверхности
кости при статических нагружениях и др.), данные о ди-
намических характеристиках отдельных костей в литерату-
ре отсутствуют.
Задачи биомеханики в связи с виброзащитой
455
Нами проведены исследования по изучению динами-
ческих характеристик бедренной кости человека. На рис. 2
показана блок-схема экспериментальной установки, позво-
ляющей возбуждать продольные колебания кости, распо-
ложенной на платформе электродинамического вибратора
ВЭДС-400. Эксперименты проводились в режиме автома-
тического поддержания данного уровня ускорений в диапа-
зоне частот от 10 до 103 Гц, охватывающем наиболее харак-
терные объекты. Для определения резонансных зон и форм
продольных и изгибных колебаний бедренной кости с по-
мощью пьезодатчиков регистрировался входной сигнал
виброплатформы и три входных сигнала с датчиков, уста-
новленных в различных сечениях кости. На рис. 3 показа-
ны осциллограммы амплитудно-частотных характеристик,
полученные в результате эксперимента. Анализ экспери-
ментальных данных позволил установить, что в диапазоне
частот от 10 до 103 Гц бедренную кость можно считать ли-
нейной системой, а наличие резонансов в амплитудно-час-
тотной характеристике бедренной кости объясняет причи-
ны повышенной чувствительности человека к вибрациям
именно на этих резонансных частотах. Эти характеристики
дают возможность уточнить некоторые константы костной
структуры (декремент колебаний, модуль упругости и т.п.),
а также дать ряд практических рекомендаций по про-
ектированию виброзащитной обуви и виброзащитных
систем.
Дальнейшее развитие работ по динамическим свойст-
вам костных тканей человека требует создания теории вол-
новых свойств костных структур, разработки динамических
моделей с оценкой рассеяния энергии за счет упругих
несовершенств материала.
Полученные экспериментальные данные о резонансных
состояниях бедренной кости позволяют построить более
общие математические и механические модели бедренной
кости.
Корреляционные функции входа и выхода системы с
заданной степенью точности аппроксимируют выражением
N
к (т) — а2 У| aqe~ax,
q=l
где Л(т) — корреляционная функция; о2 — дисперсия слу-
чайного процесса; aq — действительная положительная
456
Биомеханика систем человек — машина
Z 4 44Vz7 20 20 00 200 200 си/2Л,
Рис. 4. Передаточные
функции тела человека-
Гц оператора
константа, а переходная функция модели
»F(P)=S(P-PK)/S(p-Pe),
(2)
где ph и ре — соответственно нули и полюсы.
Пользуясь методом случайного поиска, определяют
параметры модели по заданной структуре.
Построение динамических моделей костных структур
дозволяет уточнить решение задач по оценке вибраций,
Задачи биомеханики в связи с виброзащитой
457
передаваемых человеку от виброинструмента, например от
пневматических машин ударного действия.
3. Нашими исследованиями показана возможность соз-
дания динамических моделей человека для его характер-
ных поз (рис. 4). Получены амплитудно-частотные переда-
точные характеристики при испытании ойёратора в поло-
жении сидя и стоя для различных рабочих поз. Построен
график зависимости замеренного виброускорения на входе
системы (на платформе вибростенда) от ускорения на вы-
ходе (по показаниям акселерометра, установленного на го-
лове испытуемого).
Для структуры модели, полученной при исследовании
воздействия стационарных случайных вибраций, импеданс-
ная передаточная функция в общем виде может быть за-
писана следующим образом:
I F1 4~ fl5g5 • 4~
12 ‘ Уз + &2«2 + b-rf 1
где сц и Ьг — коэффициенты, определяющие параметры мо-
дели.
Квадрат модуля этой функции можно представить в ви-
де
। .2 cQpQ 4- c5ps + ... Cq
' 12‘ ’
где p=s2=—W2; di — константы, связанные с коэффици-
ентами а и b известными соотношениями.
Коэффициенты щ и Ьг определяются из системы линей-
ных алгебраических уравнений относительно неизвестных
коэффициентов Ci и d:
ебР? + С5Р5 + . . . + Ср __ | , ч |2
dsPis + ^зР? + (hpi ' 12 ’
<Ww»4-<W5+--- + co _
d3pN3 4- d2pN* 4- diPN I Z12 (Pn) I ’
которая может быть решена с помощью ЭВМ. Нами разра-
ботана методика для выбора узловых значений частот
и функций |я12(Рг) |2, при которой выбранные значения уз-
ловых частот соответствуют характерным точкам заданной
характеристики (максимумам, минимумам и т. д.), а об-
458
Ёиомеханика систем чеЛйвёк—-машина
щее количество узловых частот равняется числу неизвест-
ных коэффициентов. В этом случае система (2) всегда бу-
дет иметь решение.
Получив аналитическое выражение для импедансной
характеристики тела человека, можно перейти к синтезу
механической системы. Для этого следует выбрать один из
многочисленных методов, приводящих к построению моде-
ли, обладающей заданной импедансной передаточной
функцией. Одним из возможных методов синтеза модели с
выбранной структурой является матричный метод. Приме-
няя матричные тождества, можно получить выражения
для механических импедансов и динамических подвижно-
стей элементов цепной модели.
Полученная система нелинейных уравнений может
быть решена с помощью ЭВМ, например методом скорей-
шего спуска (или иным образом). Решение этой задачи
проводилось на БЭСМ-ЗМ. В результате были получены
числовые значения модели для поз человека (см. рис. 4).
Не всегда предположение о стационарности вибраций,
действующих на человека, оправдано. Так, например, виб-
рации, создаваемые машинами виброударного действия,
а также вибрации экипажей на транспорте являются неста-
ционарными. В этом случае усреднять быстрые переходные
процессы с большими амплитудами на сравнительно боль-
шом промежутке времени было бы некорректно. Поэтому
целесообразно рассматривать эти возмущения как ударпые
нагрузки.
При исследовании ударных воздействий на человека-
оператора его тело рассматривается как линейная система
с сосредоточенными параметрами.
На основании проведенных экспериментов установлено,
что изменение позы не только меняет частотные характе-
ристики тела человека-оператора, но и в значительной сте-
пени изменяет способности исследуемой системы.
Установлено, что при действии на человека-оператора
механических колебаний с амплитудой, превышающей
0,3 мм, необходимо использовать методы нелинейной меха-
ники. В рамках линейной теории большая часть выявлен-
ных динамических особенностей тела человека не может
быть объяснена. Поэтому строятся нелинейные механичес-
кие модели; такие модели описываются уравнениями Дуф-
финга с «мягкими» нелинейностями упругих восстанавли-
ваемых сил.
Задачи биомеханики в связи с виброзащитой
459
Рис. 5. Амплитуды колебаний головы при различных уровнях гар-
монического воздействия
Рис. 6. Изменение резонансной частоты тела человека-оператора
под воздействием гармонических вибраций
Основными критериями линейности и нелинейности
системы является наличие зависимости параметров коле-
бательной системы, таких, как, например, резонансная час-
тота (или собственная частота), фаза колебаний и т. д., от
уровня возбуждения и амплитуды колебаний. Эксперимент
позволяет выявить эмпирические зависимости между пара-
метрами системы и параметрами ее колебаний.
В качестве основных зависимостей, которые характери-
зуют наличие нелинейных связей в биомеханической коле-
бательной системе тела человека, нами были выделены
следующие динамические характеристики: амплитудно-
частотные характеристики, зависимость фазы колебатель-
ного процесса от уровня и частоты возбуждения и, нако-
нец, несимметрия в реализации резонанса при прямом и
обратном изменении частоты возбуждения.
На рис. 4 и 5 представлены амплитудно-частотные ха-
рактеристики, полученные по показаниям акселерометров,
установленных на голове и плече испытуемых. Каждая из
приведенных на рис. 5 характеристик соответствует пос-
тоянной амплитуде колебаний сидения. Нижний уровень
возбуждения составлял 0,3 мм; верхний уровень (3 мм)
460
Биомеханика систем человек — машина
определялся предельными возможностями испытуемых
длительно выдерживать колебания. При больших уровнях
вибраций возникали неприятные болевые ощущения.
Легко заметить, что при уровнях возбуждения больше
0,75 мм резонансные частоты смещаются в сторону от их
уменьшения. При изменении уровня возбуждения в диа-
пазоне 0,3—3 мм резонансные частоты смещаются от 5,25
до 4 Гц. До уровня 0,6 мм заметного сдвига резонансной
частоты не наблюдается. Следовательно, при низких уров-
нях возбуждения изучаемая система может рассматри-
ваться в рамках линейной теории, а при больших уровнях
возбуждения применение линейной теории недопустимо.
Уменьшение резонансных частот показывает, что нели-
нейная характеристика, определяющая жесткостные свой-
ства тела человека, является «мягкой» (если ограничиться
предположением о линейном характере зависимости сил
сопротивления от скорости колебательного процесса).
В реальных условиях человек-оператор подвергается
вибрационным воздействиям весьма длительное время. При
этом выявляется заметное влияние продолжительности,
а также других параметров вибрационных воздействий на
изменение динамических свойств тела. Изменение свойств
оказывается настолько значительным, что пренебречь
этим, например при проектировании средств вибрационной
защиты, не представляется возможным.
В связи с этим были проведены испытания при длитель-
ных вибрационных воздействиях — от 2 до 4 ч. В течение
сеанса проводилась регистрация динамических параметров
тела человека-оператора. При этом до сеанса и после него
снимались амплитудно-частотные характеристики тела че-
ловека-оператора. Сеансы вибраций проводились при раз-
личных частотах и уровнях возбуждения сидения.
Проведенные испытания позволили выявить важную
особенность исследуемой биомеханической системы — спо-
собность существенно изменять собственную частоту
(в одном случае в сторону ее уменьшения, когда основной
спектр частот воздействия находится в резонансной зоне,
в противном случае — в сторону увеличения). Количест-
венная оценка такого поведения системы иллюстрируется
рис. 6. Представленные экспериментальные кривые изме-
нения резонансной частоты тела человека во времени, по-
лучены при действии гармонических вибраций разных
уровней, Изменение частоты вр времени в данном случае
Аспекты применения вибротехники и технологии
461
не является линейным, однако относительно исходного по-
ложения (й)//<0о~1) приведенные зависимости для дорезо-
нансного и зарезонансного гармонического воздействия
практически симметричны.
Таким образом, выявлено существенное влияние про-
должительности воздействия вибраций на динамические
свойства тела человека. В количественном отношении про-
явления свойств, определяемых нелинейными факторами
и временем действия вибраций, равноценны. При практи-
ческом анализе подобных биомеханических систем пренеб-
режение указанными факторами представляется нецелесо-
образным и может приводить к ошибкам, носящим принци-
пиальный характер.
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
ВИБРАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
И ТЕХНОЛОГИИ1
Трудно перечислить все примеры полезного использо-
вания вибраций для формирования различных процессов
и создания новых машин. Вибрационная техника и тех-
нология занимают прочное место в современных отрас-
лях промышленности, транспорта, сельского хозяйства.
Иногда в силу укоренившихся традиций вибротехни-
ку считают достаточно хорошо разработанной и полно-
стью сформировавшейся областью техники. Это далеко
не так; именно в настоящее время происходит обновле-
ние вибрационной техники и технологии, обусловленное
крупными достижениями физики, механики, электроники.
В последние годы появились принципиально новые
сферы приложения вибрационной технологии, такие,
как космическая технология, создание новых материалов
с помощью управляющих вибрационных воздействий,
внедрение волновых механизмов транспортировки жид-
ких и сыпучих грузов. Сегодня это не только прогрес-
сивная технология современного производства — это тех-
нология будущего,
1 Научные основы прогрессивной технологии, М.: Машинострое-
ние, 19§g, С. 157-180, J '
462
Биомеханика систем человек — машина
Там, где есть движение, есть и колебания, и послед-
ними можно управлять в пользу первых: таков принцип
создания новых машин и технологических процессов,
основанных на использовании вибрации.
В одних и тех же технологических процессах вибра-
ция в большинстве случаев выполняет несколько функ-
ций, поэтому трудно создать строгую функциональную
классификацию выполняемых операций. Однако если
принять за классификационный признак цель рабочего
процесса, то можно выделить следующие основные кате-
гории операций, осуществляемых с применением вибра-
ции: перемещение, обработку дисперсных систем для
формирования или повышения эффективности того или
иного технологического процесса (создание виброожи-
женного или виброкипящего слоя), резание и разруше-
ние.
Вибрационное перемещение служит не только транс-
портным целям, но и составляет основу многих техноло-
гических процессов. Состояние виброожижения или виб-
рокипения, в котором находится насыпная перемещаемая
среда, создает благоприятные условия для реализаций в
поточном режиме многих технологических операций. Ос-
новные виды вибрационных транспортных процессов —
это перемещение по горизонтали или с небольшим подъ-
емом; подъем по винтовому грузонесущему органу или в
установках специального устройства; вибрационная по-
грузка и вибрационный выпуск из емкостей; вибрационное
бункерование.
Самая многогранная область применения вибрации —
обработка дисперсных систем, прежде всего это создание
виброожиженного или виброкипящего слоя для ускорения
массообменных процессов. В виброкипящем слое проис-
ходят разнообразные химические и физико-химические
реакции и превращения: каталитические и твердофаз-
ные реакции, горение, экстрагирование, растворение,
выщелачивание и др. При обработке дисперсных систем
производится также смешение, классификация и разде-
ление, уплотнение насыпных смесей и бетонов, кристал-
лизация, обработка давлением, закалка, сушка, обезво-
живание, гранулирование, мойка, центрифугирование и
другие операции.
Вибрация достаточно широко применяется в процес-
сах резания и разрушения ~ это вибрационное точение и
Аспекты применения вибротехники и технологии
463
сверление, виброабразивная обработка, вибрационное
дробление и измельчение, вибрационное разрушение грун-
тов и горных пород.
Поскольку эффективность перечисленных процессов
зависит от режима колебаний рабочего органа соответст-
вующей машины, то в практике применяются различные
виды колебаний. Используются гармонические и полигар-
монические колебания, прямолинейные, двухкомпонент-
ные и пространственные. Траектория движения в общем
случае формируется за счет поступательных и крутиль-
ных колебаний рабочего органа. При проведении многих
технологических операций с усложнением колебаний ра-
бочего органа и введением высших гармоник удается по-
высить удельную энергетическую напряженность и эф-
фективность протекания процесса. Диапазон частот, при-
меняемых в современных машинах, начинается с низко-
частотных механических колебаний (инфразвуковых)
и распространяется до высокочастотных ультразвуковых;
низким частотам соответствуют большие размахи колеба-
ний, высоким — меньшие.
Вибрационная техника — сравнительно новая и быстро-
развивающаяся отрасль машиностроения. Созданию ви-
брационных машин предшествовала глубокая разработка
теории и методов расчета. Следует отметить, что, несмот-
ря на относительную конструктивную простоту вибра-
ционных машин, теория их сложна и ее разработка по-
требовала применения аппарата нелинейной механики и
современной аналоговой и вычислительной техники.
Приняв в качестве одного из главных классифика-
ционных признаков характер выполняемой работы, все
вибрационные машины можно подразделить на несколько
разрядов, объединяющихся принципиальным сходством
устройства и характера преодолеваемых внешних сопро-
тивлений.
Можно выделить следующие однотипные по характе-
ру внешних сопротивлений, испытываемых рабочим орга-
ном, операции, выполняемые вибрационными машинами:
сообщение вибрации различным средам; сообщение ви-
брации дисперсным системам, находящимся в свободном
состоянии; виброрезание металлов; вибродробление и
виброизмельчение различных материалов.
Новые вибрационные устройства используются в ме-
таллургии и металлообработке для повышения качества
464
Биомеханика cltcteM человёк Мйшинй
литья, при обработке металлов давлением (вибропрессо-
вание, вибропрокатка, виброволочение) и наклепом при
сварке, для снятия сварочных напряжений.
Рассмотрим физические принципы и основные вопросы
теории таких новых аспектов приложения вибрационной
техники и технологии, как создание вибрационных кри-
сталлизаторов для машин непрерывного литья заготовок,
принцип работы волнового конвейера и вибрационное
дробление.
Литейно-прокатные агрегаты создают реальные пер-
спективы организации поточного производства в метал-
лургии и приводят к повышению качества отливок и
производимого из них проката, увеличению производи-
тельности труда. Одним из основных элементов литейно-
прокатных агрегатов являются машины непрерывного-
литья заготовок (МНЛЗ). Технология непрерывного
литья широко внедряется в развитых промышленных
странах. ВНИИметмаш создал и успешно внедрил на
ряде металлургических заводов различные модифика-
ции МНЛЗ. Дальнейшее совершенствование МНЛЗ мо-
жет быть достигнуто с применением методов вибрацион-
ной технологии.
При прохождении заготовки через кристаллизатор воз-
никают довольно значительные сопротивления движению,,
обусловленные трением ее поверхности о стенки кристал-
лизатора. Вследствие этого в закристаллизовавшейся, но
сравнительно тонкой части слитка тяговым устройством
создаются значительные напряжения, нередко являющие-
ся причиной разрыва корочки заготовки и выплескивания
находящегося внутри жидкого металла. Значительные со-
противления движению ограничивают скорость литья,
осложняют согласование литейной машины с прокатным
станом, вследствие чего трудно реализовать прогрессив-
ную поточную технологию. Таким образом, одной из
основных задач, подлежащих решению, является повы-
шение скорости литья, т. е. снижение сопротивлений дви-
жению слитка через кристаллизатор и уменьшение дей-
ствующих в нем напряжений.
Вторая функция, которую может одновременно выпол-
нять вибрационный кристаллизатор,— это ускорение тепло-
обменных и массообменных процессов и выравнивание
распределения температур в слитке. Следствием этого
должны явиться интенсификация процесса и более равно-
Аспекты применения вибротехники и технологии 465
мерное охлаждение заготовки в слитке, улучшение струк-
туры металла как за счет уменьшения зерна, так и бла-
годаря более равномерному распределению включений.
В отсутствие вибрационных воздействий в кристалли-
зующемся металле, залитом в форму, у стенок вследствие
переохлаждения образуются центры кристаллизации.
На первом этапе рост кристаллов происходит в основном у
поверхности в различных направлениях; со временем рас-
тущие из различных центров кристаллы смыкаются друг
с другом, при этом у поверхности отливки образуется об-
ласть мелких равноосных кристаллов. Затем начинается
развитие кристаллов в глубь расплава, образование столб-
чатых вытянутых кристаллов. Кристаллы ориентированы
в направлении теплоотвода и развиваются навстречу дви-
жений теплового потока: с течением времени развиваю-
щиеся кристаллы входят в контакт друг с другом. Так
возникает столбчатая структура слитка. Обычно слиток
состоит из наружных мелких равноосных кристаллов, об-
ласти столбчатых кристаллов и центральной зоны равно-
осных кристаллов.
В отливках со столбчатой структурой центральная
часть слитка обычно обогащена примесями, что ухудшает
ее механические свойства. Область столбчатых кристал-
лов также характеризуется пониженной прочностью. Для
повышения механических свойств металла желательна
равноосная структура с зернами, имеющими равные раз-
меры в разных направлениях и случайную ориентировку
в пространстве.
Роль вибрационных (преимущественно ультразвуко-
вых) воздействий на отливку должна заключаться в уси-
лении тех факторов, которые способствуют получению
мелкозернистой случайным образом ориентированной
структуры металла. Обработка расплавов колебаниями в
ультразвуковом диапазоне вызывает изменения структу-
ры слитка: уменьшение средней величины зерна, замену
столбчатой структуры равноосным зерном, повышение
однородности слитка, более равномерное распределение
неметаллических включений.
По существующим представлениям полученные улуч-
шения структуры слитка достигаются за счет явлений
кавитации, пульсаций сил вязкого трения, увеличения
частоты зарождения центров кристаллизации, дисперги-
рования образовавшихся кристаллов, которые возникают
466
Ёиомехйника систем человек — Машин®,
при введении в расплав ультразвуковых колебаний. Уста-
новлено, что эффективность действия вибрационной обра-
ботки повышается в комплексе с другими видами обра-
ботки, например введением в расплав примесей, служа-
щих центрами кристаллизации. При совместном действии
перечисленных факторов заданный уровень измельчения
структуры достигается при меньших интенсивностях
ультразвукового излучения.
Накопленный опыт и проведенные исследования по
осуществлению кристаллизации металлов при вибрацион-
ных воздействиях (преимущественно в диапазоне ультра-
звуковых частот) не вскрывают в должной мере физиче-
ские закономерности протекающих процессов. Все это
затрудняет разработку феноменологии процесса кристал-
лизации металлов в условиях вибрационных воздей-
ствий.
В настоящее время оказывается возможным разрабо-
тать предварительную феноменологическую концепцию и
реологические модели расплава, которые позволяют, одна-
ко, оценить уровень энергии, вводимой в расплав, и пара-
метры его движения при известных параметрах внешних
вибрационных воздействий.
Отливаемый металл, находящийся внутри кристалли-
затора, представляет собой физико-химическую структу-
ру, обладающую сложными реологическими свойствами —
часть металла находится в жидком состоянии, часть —
в различных фазах кристаллизации. Для воспроизведе-
ния основных свойств металла, находящегося в кристал-
лизаторе в сложном двухфазном состоянии Т—X (твер-
дая и холодная фазы), разработана вязкоупругопласти-
ческая инерционная модель, параметры которой опреде-
ляются путем идентификации характеристик движения и
деформации модели с характеристиками реального объек-
та (рис. 1). На рисунке приведено сечение модели плос-
костью УХ; сечение модели плоскостью YZ аналогично
(на рисунке не показано). Все возможные движения и
деформации модели в вибрирующем кристаллизаторе
описываются нелинейной системой дифференциальных
уравнений. Ось У совпадает с направлением движения
слитка, оси X и Z перпендикулярны направлению движе-
ния слитка. В дальнейшем ограничимся рассмотрением
параметров модели по оси X, так как параметры по
оси Z качественно аналогичны.
Аспекты применения вибротехники и технологии
467
Рис. 1. Реологическая модель
расплавленного металла в
вибрирующем кристаллизаторе
Рис. 2. Характеристики про-
цесса движения слитка через
вибрационный кристаллиза-
тор
Упругие свойства модели в направлении оси X моде-
лируются упругими элементами с коэффициентами же-
сткости сх и сх', вязкие — демпфером с коэффициентом
вязкости Рх, пластические — клиновой парой сухого трения
с коэффициентом кпх; масса корочки слитка моделируется
инерционными элементами На етенки кристал,
468
Биомеханика систем человек.— машина
тора действует ферростатическое давление F$c от нахо-
дящегося в нем металла,
В направлении оси Y модель характеризуется упру-
гими свойствами су и су, вязкими свойствами ку и ку\ мас-
са слитка, участвующая в колебаниях в направлении оси
У, обозначена шу. Вниз по оси У действует сила тяжести
металла, находящегося в кристаллизаторе, mg. Скорость
протяжки слитка у.
В общем случае возможны следующие деформации и
движения слитка: упруговязкие и пластические деформа-
ции, а также свободное движение в направлении осей X
и У и движение с сухим трением в направлении оси У.
Уравнения,: ^описывающие закономерности процесса,
достаточно сложны; они учитывают различные стадии де-
формирования слитка, условия перехода от упруговязких
деформаций к пластическим и условия отрыва корочки
слитка. Их решение требует применения вычислительной
и аналоговой техники.
Можно получить закономерности виброобработки слит-
ка при различных законах колебаний кристаллизатора как
в направлении движения слитка, так и перпендикуляр-
но ему.
В результате исследований на аналоговой вычисли-
тельной машине движения слитка через кристаллизатор,
совершающий колебания вдоль своей оси и перпендику-
лярно к ней, был получен комплекс параметров, характе-
ризующий закономерности исследуемого процесса. В ка-
честве примера на рис. 2 приведены текущие значения
скоростей х и х' перемещения корочки слитка, их траек-
тории х, графики давлений Nr, N", N на стенки кристал-
лизатора, скорости перемещения заготовки силы тяги F^v
при различных параметрах колебаний кристаллизатора.
На основе анализа и обобщения проведенных исследо-
ваний установлены параметры эффективных режимов ко-
лебаний кристаллизатора, обеспечивающие резкое сниже-
ние сопротивления при прохождении заготовки через
кристаллизатор.
Успешное использование вибрационной транспортной
техники в отраслях народного хозяйства, особенно в тех
случаях, когда одновременно с транспортированием осу-
ществляется технологическая обработка перемещаемого
продукта, вызвало заинтересованность в создании совер-
щенщ>{х вибрационных транспортирующих установок,
Аспекты применения вибротехники и технологии
469
В связи с тем, что традиционные типы вибрационных кон-
вейеров, характеризующихся значительной массой и боль-
шими габаритами, не всегда удовлетворяют предъявляемым
к ним требованиям, потребовалось организовать произ-
водство новых, малогабаритных, принципиально отличных
от существующих, вибрационных конвейеров для горизон-
тального и вертикального транспортирования.
Такой новый тип вибрационных конвейеров был раз-
работан в ВНИИПТмаш и Институте горного дела им.
Скочинского, и в настоящее время ряд разработанных мо-
делей серийно выпускается промышленностью.
Принципиальной особенностью вибрационных конвей-
еров указанных типов является продольное приложение
возмущающих сил, использование резиновой упругой сис-
темы, работающей на сдвиг и сжатие и являющейся
генератором двухкомпонентных колебаний грузонесуще-
го органа, и уравновешенность конструкции. Такая кон-
струкция позволила существенно уменьшить паразитные
колебания грузонесущих органов и рамы, устранить или
существенно снизить передачу динамических нагрузок
па несущие конструкции. Значительно уменьшилась ма-
териалоемкость установок и открылись возможности соз-
дания компактных малогабаритных конструкций, остро
необходимых во многих сферах приложений, где преобла-
дают стесненные условия эксплуатации транспортирую-
щих установок. Горизонтальный и вертикальный конвейе-
ры этого типа приведены на рис. 3.
Грузонесущий элемент в таком конвейере является си-
ловым элементом, по которому нагрузка передается от
привода. Направление нагрузки совпадает с осью грузо-
несущего элемента, но не совпадает ни с одной из ,главных
осей упругих опор. Механизм работы конвейера состоит в
следующем. При продольном возмущении грузонесущего
элемента, являющегося вибровозбудителем для всех упру-
гих опор, в последних генерируются в общем случае эл-
липтические колебания, а при специальной настройке —
прямолинейные, направленные под желаемым углом к
продольной оси грузонесущего элемента. Для согласован-
ной работы всех опор по длине конвейера необходимо
иметь на любом участке стана одни и те же погонные
жесткости. В этом случае все точки грузонесущего эле-
мента движутся по одинаковым траекториям,
470
Биомеханика систем человек — машина
Для привода конвейеров исполь-
зуются эксцентриковые вибраторы
с упругим шатуном, а иногда с уп-
ругим эксцентриком, выполненным
в виде резинометаллического блока
переменной жесткости в различ-
ных направлениях.
Создание конструкций вибраци-
онных горизонтальных и верти-
кальных конвейеров на основе новых
принципиальных схем потребовало
от проектировщиков решения мно-
гокритериальных задач с противо-
речивыми целевыми функциями.
Оптимальные параметры вибраци-
онных конвейеров данного типа
определяются по многим критери-
ям, относящимся к конструкции
машины и технологическому про-
цессу. Часть из этих критериев про-
тиворечива: например, требуется, с одной стороны, ин-
тенсифицировать колебания исполнительного органа
машины для повышения эффективности технологического
процесса, а с другой — снизить динамические нагрузки
элементов конструкции конвейера.
Задача оптимального проектирования вибрационных
горизонтальных и вертикальных конвейеров оводжоя К
Аспекты Применения вибротехники и технологии
471
Рис. 3. Вибрационные
конвейеры с продольным
возмущением
Слева — вертикальный;
справа — горизонтальный
выбору наиболее совершенной динамической схемы и па-
раметров структурных элементов конвейера, при которых
движения рабочих органов наилучшим образом удовлетво-
ряют технологическим требованиям, а условия нагружения
элементов машин — конструктивным ограничениям.
На основе анализа всех существующих и практически
используемых схем, а также новых перспективных разра-
боток в этой области составляется обобщенная структурная
схема вибрационного конвейера, содержащая частотные
структурные схемы, которые можно представить на дан-
ном уровне достижений в этой области. Для обобщенной
структурной схемы составляются уравнения динамики.
Полученная система дифференциальных уравнений описы-
вает движения структурных элементов обобщенной схе-
мы вибрационного конвейера. Уравнения для описания
частотных схем получаем, приравнивая к нулю некоторые
члены обобщенной системы уравнений. Для этого перед
соответствующими членами системы уравнений ставятся
коэффициенты, рассматриваемые как параметры системы
(входят в вектор параметров исследуемого множества мо-
делей), которые могут принимать нулевые или отличные
от нуля значения.
Для выбора лучшей структурной схемы конвейера рас-
смотрим возможные варианты схем и их основные досто-
инства и недостатки.
Некоторые варианты принципиальных схем горизон-
тальных и вертикальных вибрационных конвейеров, по
472
Биомеханика систем человек — Машина
Рис. 4. Структурные схемы вибрационных конвейеров с продоль-
ным возмущением
которым проводится конструирование серийно выпуска-
емых машин, приведены на рис. 4.
На схеме рис. 4, а, б, приведен двухмассный виброизо-
лир ованный конвейер, у которого нагрузки, передающиеся
на строительные конструкции, могут быть значительно
снижены при установке конвейера на амортизационных
упругих связях малой жесткости. Недостатки этой схемы
заключаются в большей металлоемкости конструкции,
большей высоте и меньшей длине грузонесущего органа
вследствие возрастания опасности воздействия паразитных
поперечных колебаний с ростом длины установки.
Схемы, приведенные на рис. 4, в—д, позволяют в одной
конструкции совместить максимальную простоту с боль-
шей степенью уравновешенности установки, необходимой
для обеспечения ее надежной работы. Достоинство вибра-
ционных конвейеров, выполненных по этой схеме,— отсут-
ствие дополнительных колеблющихся масс, используемых
лишь в целях уравновешивания, что снижает металлоем-
кость машины и обеспечивает значительное (более чем
вдвое) увеличение максимальной длины на один привод.
Аспекты применения вибротехники и технологии
473
Уравновешивание сил инерции колеблющихся масс и ре-
акций упругих связей на опорную раму достигается в этих
схемах за счет разделения грузонесущего органа на две
равные части, колеблющиеся в противофазе. Конвейер
(см. рис. 4, в) состоит из двух грузонесущих органов 1 и 2
равной массы (mi=m2), расположенных в одной плоско-
сти и установленных с помощью упругих элементов 3
(жесткости с) на опорной раме 4 (массы т3). Эксцентри-
ковый привод 5 с упругой связью (жесткости с0), закреп-
ленный на опорной раме, сообщает грузонесущим органам
силовые импульсы, направленные в противоположные сто-
роны, вследствие чего грузонесущие органы колеблются
в противофазе. При этом достигается уравновешивание
горизонтальных составляющих сил инерции Р/' колеблю-
щихся масс и возмущающих усилий на валу вибра-
тора. Неуравновешенным остается лишь момент, созда-
ваемый вертикальными составляющими Р/ и Р2' сил инер-
ции. Вследствие уравновешенности возмущающих усилий
вал вибратора подвержен меньшим изгибающим усилиям
и опоры вибратора не передают усилий на опорную раму.
Кроме того, реакции упругих связей также направлены
в противоположные стороны. При этом полностью урав-
новешиваются горизонтальные составляющие реакции /?/'
и Т?2", которые обычно значительно больше вертикаль-
ных (на 70—75%) составляющих; на опорную раму пере-
дается лишь момент, создаваемый вертикальными состав-
ляющими реакций упругих связей /?/ и R2 .
На основе принципа осевого уравновешивания колеб-
лющихся масс разработаны три различные динамические
схемы: конвейеры, выполняемые по схеме рис. 4, в, пред-
ставляют сдвоенную одномассную систему; по схеме рис.
4, г,— двухмассную; по схеме рис. 4, д, е — трехмассную
систему. Конвейеры, выполненные по схеме рис. 4, в,
в любой стадии процесса загрузки и разгрузки материала
имеют равные амплитуды колебаний обоих грузонесущих
органов, так как обе половины грузонесущего органа сое-
динены через неподвижный привод, закрепленный на
опорной раме. Виброконвейеры, выполненные по схеме
рис. 4, а, отличаются от рассмотренных ранее тем, что при-
вод у них крепится к двум половинам грузонесущего ор-
гана, а не к раме. Вследствие этого в начальный период
загрузки конвейера материалом и в конце выгрузки коле-
бания половин грузонесущего органа происходят с различ-
474
Биомеханика систем человек — машина
Рис. 5. Обобщенная рас-
четная схема вибрацион-
ного конвейера с про-
дольным возмущением
ными амплитудами — амплитуды колебаний обратно про-
порциональны степени загрузки материала. Конвейеры,
выполненные по схеме рис. 4, д, являются уравновешен-
ными виброизолировапными системами и рекомендуются
к использованию в случае необходимости установки на
легкие строительные конструкции и междуэтажные пере-
крытия.
Для мощных конвейеров большой производитель-
ности используется схема с полным уравновешиванием
колеблющихся масс, приведенная на рис. 4, е. Здесь две
одинаковые массы 1 и 2, расположенные одна под другой,
установлены с помощью упругих опор 3 на раме 4 таким
образом, что плоскости, в которых действуют реакции уп-
ругих связей верхних и нижних опор, совпадают. Вследст-
вие того что эксцентриковый привод 5, закрепленный на
опорной раме, сообщает грузонесущим органам противо-
положные силовые импульсы и рабочие органы колеблют-
ся в противофазе, динамические нагрузки, возникающие
при работе конвейера, уравновешиваются на опорной раме.
Конвейер практически не передает динамические нагрузки
на несущие конструкции, однако обладает повышенными
габаритами по высоте. На рис. 4, ж приведена схема вер-
тикального вибрационного конвейера с продольным при-
ложением возмущающей нагрузки.
Обобщенная на основе синтеза всех разработанных
структурных схем динамическая система, которую пред-
ставляет собой вибрационный конвейер под нагрузкой,
приведена на рис. 5. Конвейер представляет собой четы-
рехмассную систему, где и — массы грузонесущих
органов, и — массы рамы. Грузонесущие органы
(массы и тт?2) соединены с рамой (массами тп3 и т4)
упругими связями, реологические свойства которых явля-
АспектЬъ применения вибротехники и технологий 475
ются функциями их деформаций и скорости деформации 2.
Проектирование вибрационного конвейера начинается
с выбора наиболее совершенной структурной схемы,
в максимальной степени отвечающей конструктивным
требованиям и технологическим запросам. Выбор схемы
может быть произведен с применением обычных методов
проектирования или с использованием метода выбора оп-
тимальных параметров. В последнем случае исследова-
ния ведутся на основе глобального изучения обобщенной
структурной схемы в широких границах вариации исход-
ных параметров. Из числа схем, попавших в допустимое
множество моделей, выбираются те, которые содержат
потенциальные возможности для дальнейшего улучшения.
Далее применяется локальный поиск.
Оптимальное проектирование предполагает построение
допустимого и паретовского (оптимального по Парето)
множества решений и выделение на последнем оптималь-
ных решений. К допустимому множеству решений от-
носятся модели, которые одновременно удовлетворяют
параметрическим и критериальным ограничениям. После
выбора структурной схемы виброконвейера и ее эскизной
проработки конструктор может, исходя из конструктивных
соображений, определить и назначить пределы изменения
каждого из параметров конвейера, от которых могут за-
висеть его характеристики. Эти характеристики назы-
ваются критериями качества; они должны представлять
собой функционалы от параметров конвейера. Далее про-
изводится решение уравнений движения конвейера и
определение критериев качества в диапазоне установлен-
ных параметров конвейера. Выбор конкретных значений
параметров в принятом диапазоне осуществляется на
основе последовательности локального поиска.
Главным итогом исследований по выбору оптималь-
ных параметров явилось создание вибрационных гори-
зонтальных и вертикальных конвейеров принципиально
нового конструктивного устройства с продольным прило-
жением возмущающего усилия, характеризующихся ком-
пактностью конструкции, увеличенной длиной на один
привод, пониженной материалоемкостью и энергоем-
костью, высокой степенью уравновешенности.
2 Подробности расчетов см.: Научные основы прогрессивной тех-
нологии. М.: Машиностроение, 1982. С. 157-220.
476
Биомеханика систем человек — машина
Длина установки на один привод в зависимости от
модификации увеличена на 40—50%, масса ее снижена
на 25—30%; динамические нагрузки на несущие кон-
струкции уменьшены: горизонтальные составляющие на
80—90, вертикальные до 40—50%; динамические нагруз-
ки в приводе снижены на 15—20%; соотношение пусковой
и потребляемой мощности снижено на 15—20%; скорость
транспортирования возросла на 10—12%.
Экономическая эффективность от применения опти-
мальных конструкций вибрационных горизонтальных и
вертикальных конвейеров достигается как за счет улуч-
шения технико-эксплуатационных характеристик по срав-
нению с исходной моделью, так и вследствие расширения
возможной эффективной области применения путем заме-
ны менее прогрессивных транспортных устройств (скреб-
ковых, пластинчатых и винтовых конвейеров). По отно-
шению к заменяемым транспортным устройствам вибра-
ционные горизонтальные и вертикальные конвейеры
оптимальных моделей характеризуются пониженной ма-
териалоемкостью и потреблением энергии, меньшими за-
тратами на обслуживание, высокой долговечностью, воз-
можностью совмещения в одном устройстве транспортных
и технологических операций, созданием комфортных усло-
вий труда во вредных производствах.
Вибрационные конвейеры типов КВЖМ, КВЖГ и
КВВ применяются на заводах черной и цветной метал-
лургии, на предприятиях пищевой и стекольной промыш-
ленности, на механических и автомобильных заводах, па
химических комбинатах и заводах пластмасс, в сельском
хозяйстве.
Для тех отраслей промышленности, где необходимо
перемещать большие массы грузов на значительные рас-
стояния, разрабатываются волновые транспортирующие*
устройства.
Обычно это миниатюрные установки, где резонатор
выполняется в виде стальных элементов, конфигурация
которых принимается в соответствии’ с эксплуатационны
ми требованиями, предъявляемыми к волновому. устрой-
ству (микроперемещения, ориентирование и т. д.).
Колебания в резонаторе возбуждаются с помощью пьезо-
элементов или других возбудителей! Продольно-попереч-
ные волны могут возбуждаться во взаимно перпендику
лярных направлениях, что создает возможность переме-
Аспекты применения вибротехники и технологии
щать транспортируемые грузы в этих направлениях.
Такие устройства используются для точного ориентирова-
ния различных деталей. Возбуждение резонатора осуще-
ствляется либо кинематически, либо ударом.
Принципиальная особенность такого волнового кон-
вейера состоит в том, что он представляет собой эластич-
ную ленту (типа обычной конвейерной), лишенную
каких-либо опор и располагающуюся непосредственно на
несущих конструкциях, по которой распространяются по-
перечные и продольные волны. При этом находящийся
на ней груз перемещается либо, как на обычном вибро-
конвейере, за счет колебаний поверхности ленты со ско-
ростью, близкой к скорости колебаний транспортирующей
поверхности, либо на другой принципиальной основе со
скоростью, близкой к скорости распространения волны.
Второй режим работы волнового конвейера более
сложно реализуем, однако он открывает возможности су-
щественного повышения скорости транспортирования
вплоть до скорости движения бегущей волны. В качест-
ве привода волнового конвейера могут быть использова-
ны гидровибраторы, магнитострикционные элементы и
встроенные миниатюрные электромагнитные вибраторы;
разрабатываются также новые более прогрессивные прин-
ципы возбуждения. Приводная система может быть за-
вулканизирована непосредственно в ленту. Волновой кон-
вейер в принципе уравновешен, не требует специального
крепления и допускает изгибы в любом направлении.
Монтаж такого конвейера должен быть чрезвычайно
простым, так как будет сводиться к простой раскладке
ленты и подключению ее к источнику питания.
Анализ показывает, что наличие бегущей по поверх-
ности грузонесущего органа волны обусловливает измене-
ние действующей частоты колебаний. Если волна и груз
перемещаются в одну сторону, действующая частота ко-
лебаний уменьшается, если в противоположные — увели-
чивается. При соизмеримых скоростях движения груза и
волны влияние фактора может быть значительным. На-
пример, в случае движения волны и груза в противопо-
ложные стороны с близкими скоростями при низких
частотах колебаний грузонесущего органа можно полу-
чить практически удвоенные частоты. Такой режим транс-
портирования может иметь практическое значение.
Сравнительно новое прогрессивное направление вибра-
478
Биомеханика сиётеМ чёЛовёк— машинй
ционной техники представляют собой вибрационные дро-
билки. Щековые вибрационные дробилки — механиче-
ские системы с неполными связями. Поэтому закономер-
ности движения дробящих щек не определяются кинема-
тическими параметрами дробилки, а формируются в ре-
зультате воздействия привода и рабочих сопротивлений
(нагрузок, возникающих при дроблении породы). Суще-
ственную роль в формировании движения щек играет на-
стройка колебательной системы дробилки (собственная
частота, соотношение собственной и вынужденной частот,
сопротивления в упругой системе).
В вибрационных дробилках в отличие от обычных
щековых дробилок дробление осуществляется не статиче-
ским раздавливанием, а более эффективно — ударом.
Ударное дробление реализуется при периодическом воз-
никновении зазора между щекой и породой. Зазор в про-
цессе дробления возникает вследствие того, что при высо-
кочастотных колебаниях щек порода не успевает опус-
каться в рабочей полости дробилки и теряет контакт с
дробящей щекой.
Физические закономерности процесса разрушения по-
роды в вибрационных дробилках состоят в следующем.
Кусок горной породы, попав в рабочую камеру дро-
билки, постепенно обкалывается, разрушаются острые
выступы на его поверхности, несколько уменьшается его
размер, и с каждым ходом щек он опускается ближе к
разгрузочному отверстию. Через 10—20 циклов колебаний
щеки кусок породы раскалывается на две или большее
число частей. При этом трещина проходит обычно от
щеки к щеке из мест контакта куска породы с дробящи-
ми плитами. Части породы дробятся до тех пор, пока не
достигнут кондиционных размеров. Такой характер дроб-
ления горной массы в вибрационной дробилке устанавли-
вается вследствие того, что амплитуды колебаний за один
ход дробящихся щек в остроугольном куске породы огра-
ничены и не создается напряжений, достаточных для его
полного разрушения. При небольших деформациях напря-
жения, возникающие в частях куска породы, контакти-
рующих со щекой, в состоянии лишь разрушить имею-
щиеся на нем выступы. Однако по мере скалывания вы-
ступающих частей и приобретения куском породы окатан-
ной формы возрастает поверхность контактных зон, на-
пряжения увеличиваются и охватывают все больший
Аспекты применения вибротехники и технологии 479
объем материала. Когда эти напряжения достигают зна-
чения разрушающих, кусок раздрабливается.
Таким образом, важнейшей отличительной особен-
ностью работы вибрационной щековой дробилки является
разрушение породы под действием многократного двусто-
роннего приложения ударных нагрузок. Тогда процесс
разрушения породы наиболее полно объясняет гипотеза,
согласно которой объемное разрушение кусков горной
массы происходит под действием растягивающих напря-
жений, сопровождающихся сжимающими напряжениями
в приконтактных зонах. В начальный период работы, при
разрушении выступов на поверхности кусков, в зоне кон-
тактов со щеками образуются ядра уплотненной раздроб-
ленной породы, в которых создается напряженное со-
стояние, приближающееся к всестороннему сжатию. При
дальнейшем многократном приложении ударных нагрузок
ядра уплотнения увеличиваются в объеме, что в конеч-
ном итоге приводит к раскалыванию куска по наиболее
слабым сечениям под действием растягивающих напря-
жений. :
Многократные высокочастотные деформации куска
породы, предшествующие его разрушению, способствуют
раскрытию внутренних трещин и накоплению остаточных
деформаций, снижающих напряжения разрушения. Высо-
кочастотные колебания дробящих щек обусловливают так-
же ударный характер процесса дробления. Удар возни-
кает из-за того, что кусок породы не успевает опускаться
при раздвижке щек, между ними возникает зазор, при
вибрации которого реализуется удар. Ударное приложе-
ние воздействий к дробимой породе позволяет увеличить
действующие нагрузки по сравнению с нагрузками, ха-
рактерными для статических методов дробления.
При подаче в камеру дробления горной массы коле-
бания щек, имевшие на холостом ходу гармонический
характер, становятся асимметричными, уменьшается угол
сдвига фаз между смещениями щек и поворотом дебалан-
са вибратора. Если первый удар происходит при фазовом
угле дебаланса 170—160°, то установившийся режим, как
правило, протекает при фазовых углах 90—60°. Мень-
шие значения фазовых углов устанавливаются при дроб-
лении крепких пород и высокой степени заполнения дро-
бильной камеры горной массой. Продолжительность пере-
ходного режима незиацительпа и может составлять от
480
Биомеханика систем человек — машина
десяти до нескольких циклов колебаний щек. Удары щеки
по кускам горной массы происходят при различных сме-
щениях щек, но чаще всего в области нейтральной ли-
нии колебаний щек под нагрузкой. В неустановившемся
режиме нейтральная линия колебаний щек постоянно
смещается. При работе дробилки под нагрузкой имеет
место некоторое увеличение амплитуды колебаний щек;
чаще всего оно составляет 1,4—1,6 амплитуды холостого
хода, однако может быть и значительно большим.
Как показывают эксперименты, основное дробление
происходит при раздвижке щек. Максимальные отклоне-
ния щек в режиме дробления могут более чем в 2—
2,5 раза превышать амплитуду холостого хода.
При заключительных циклах разрушения отклонения
щек в стороны от рабочей полости дробилки стабилизи-
руются и нередко возрастают до максимальных значений,
что свидетельствует о повышенном сопротивлении разру-
шению дробимого материала на заключительной стадии
дробления. После разрушения породы переход дробилки
на холостой режим работы занимает три-пять рабочих
циклов.
При подаче в дробилку особо крепких кусков горной
породы может происходить значительное расклинивание
щек (смещение нейтральной линии) и увеличение ампли-
туды колебаний в 3—4 раза по сравнению с холостым
ходом дробилки; одновременно происходит резкое увели-
чение потребления энергии приводом.
Экспериментальные исследования показывают, что
продолжительность контакта щеки с дробимой породой
составляет в зависимости от условий соударения, степени
заполнения камеры дробления, свойств породы от 15
до 40% продолжительности периода колебаний щеки.
Возникающие в процессе соударения щеки с породой
ускорения в 2—5 раз, а в отдельных режимах и более
превышают амплитудные ускорения щек на холостом
ходу, т. е. взаимодействие щеки с породой как по про-
должительности, так и по возникающим при этом уси-
лиям (о чем можно судить по разному возрастанию уско
рений) является основным в формировании всей картины
процесса вибрационного дробления горных пород. Следо-
вательно, при разработке феноменологии процесса вибра-
ционного дробления горных пород основное внимание
должно быть уделено изучению физических явлений,
Аспекты применения вибротехники и технологии
481
протекающих на этом этапе. Соударения щек с дробимой
породой, как правило, происходят в диапазоне 0—0,3 Л
(где А — амплитуда холостого хода щеки) от нейтраль-
ной линии колебаний.
Сравним особенности работы вибрационной дробилки
при дроблении одиночных кусков горной породы и при
дроблении горной массы в условиях высокой степени за-
полнения камеры.
При дроблении одиночного куска породы условия ра-
боты существенно меняются от начала к концу процесса,
т. е. к моменту разрушения куска. На первых циклах
раздвижка щек только намечается, колебания носят ква-
зигармонический характер, на осциллограмме ускорений
не фиксируется резко выраженных пиков.
По мере развития процесса дробления и опускания
куска горной породы в камере дробления увеличивается
раздвижка щек, колебания становятся асимметричными,
негармоническими, в моменты встречи щеки с породой
резко возрастают ускорения. Непосредственно перед раз-
рушением куска породы перечисленные показатели при-
обретают экстремальные значения — резко возрастает раз-
движка щек, в наибольшей степени искажаются графики
перемещений, скоростей и ускорений колебаний щек.
В установившемся режиме дробления горной массы
раздвижка щек, перемещения, скорости и ускорения
щеки, величина потребляемой энергии меняются незначи-
тельно. Если порода однородна по своему составу и свой-
ствам, изменения величины раздвижки щек не превы-
шают 10—20%.
Проведенный анализ показывает, что режимы дробле-
ния одиночных кусков породы и горной массы при нали-
чии многих общих закономерностей все-таки различны.
Существующие в настоящее время щековые вибра-
ционные дробилки можно разделить на два основных
вида: с шарнирным сочленением щеки с рамой и с со-
единением щеки с рамой упругими элементами. Принци-
пиально-конструктивные схемы щековых вибрационных
дробилок приведены на рис. 6.
Однощековая вибрационная дробилка с инерционным
приводом (рис. 6, а) имеет подвижную и неподвижную
щеки. Неподвижная щека жестко закреплена в раме дро-
билки, а подвижная подвешена на шарнире, привод по-
движной щеки осуществляется дебалансным вибратором.
| 6 К. В. Фролов
482
Биомеханика систем человек — машина
Рис. 6. Принципиаль-
но - конструктивные
схемы вибрационных
щековых дробилок
Нижний конец подвижной щеки опирается на упругую
систему. При вращении дебаланса подвижная щека со-
вершает колебания относительно шарнира с достаточно
высокой частотой, угол качения щеки постоянный, а ам-
плитуда увеличивается от оси подвеса к концу щеки.
Горная порода дробится между подвижной и неподвиж-
ной щеками, при этом нагрузки, возникающие в процессе
дробления, передаются от щеки па раму дробилки в
основном через неподвижную щеку и отчасти через шар-
нир. Величина и направление нагрузок, передаваемых на
раму неподвижной и качающейся щеками, различны и №
уравновешивают друг друга. Дробилки этого типа просты
по конструкции и надежны в работе. Однако вследствие
того что нагрузки, возникающие в процессе дробления,
передаются на раму, ее приходится утяжелять для сни-
жения колебаний конструкции. Тем не менее вследствие
неуравновешенности нагрузок рама в процессе дробления
вибрирует, и ее необходимо устанавливать на фундамен-
те. Этот тип вибрационных дробилок нельзя использовать
в передвижных агрегатах.
На рис. 6, б приведена схема вибрационной дробилки
с двумя подвижными щеками, подвешенными с помощью
шарниров и упругих элементов к раме. Привод щек осу-
ществляется дебалансными вибраторами. Дробление по-
роды производится между двумя подвижными щеками.
В дробилке с двумя подвижными щеками дробящие силы
также в значительной мере передаются иа раму, однако
Аспекты применения 'вибротехники и технологии
483
из-за симметричности конструкции до некоторой степени
уравновешиваются, что снижает вибрацию рамы в про-
цессе дробления.
На рис. 6, в приведена схема двухщековой вибрацион-
ной дробилки, щеки которой соединены с рамой упруги-
ми элементами. Привод щек осуществляется самобаланс-
ными вибраторами. Рама дробилки изолируется от несу-
щих конструкций амортизаторами. Вибраторам сообщается
синхронное вращение в противоположные стороны, вслед-
ствие чего щеки колеблются в противофазе, дробя загру-
жаемую между ними породу. Достоинством двухщековой
вибрационной дробилки, выполненной по рассмотренной
схеме, является то, что дробящие силы замыкаются на
дробимой породе. Соединение щек с рамой упругой си-
стемой предотвращает передачу на нее дробящих сил.
Реакции щек, передаваемые на раму, невелики, направ
лены в противоположные стороны, вследствие чего прак-
тически полностью уравновешиваются. Для предотвраще-
ния передачи случайных колебаний рама изолируется от
несущих конструкций амортизаторами.
Вибрационная дробилка с эластичными щеками
(рис. 6, г) состоит из корпуса, в котором закреплены
щеки, выполненные из эластичного материала с завулка-
низированными в нем металлическими вставками. Коле-
бания щек осуществляются нагнетанием под них рабочей
жидкости или сжатого воздуха. Достоинством эластичных
щек является малая масса, а следовательно, пониженные
динамические нагрузки, возможность совершения больших
ходов и замена сил трения о породу в месте образования
разрушающей трещины силами упругой деформации
эластичного материала щеки. Устранение сил трения сни-
жает нагрузки, возникающие в процессе разрушения дро-
бимого материала, т. е. повышает эффективность дробле-
ния. Для устранения сил трения породы о щеку при
образовании разрушающей трещины разработаны компо-
зитные упругие покрытия для обычных дробящих щек
(рис. 6, д). Покрытие состоит из эластичного материала,
в котором завулканизировапы шары. Покрытие крепится
па дробящей поверхности щеки. Шары могут быть завул-
канизированы с зазором или касаясь поверхности щеки.
При наличии зазора в процессе дробления происходит
удар шаров о щеку, ударный импульс передается дроби-
мой породе, повышается эффективность дробления.
16*
484
Биомеханика систем человек — машинй
Вибрационные технологические машины представ-
ляют собой сложные динамические системы, включающие
собственно машину, ее привод (вибратор того или иного
типа), источник энергии (двигатель) и технологическую
нагрузку. В машинах, управление которыми осуществ-
ляется вручную, в эту систему входит также человек-
оператор. В общем случае технологическая машина,
находящаяся в эксплуатации, представляет собой дина-
мическую систему машина (колебательная система)—при-
вод (вибратор) —источник энергии (двигатель) —техноло-
гическая нагрузка (рабочие сопротивления)—человек-опе-
ратор (система управления). В связи с тем, что по
условиям обеспечения высокой экономичности и эффек-
тивности работы системы каждый из составляющих эле-
ментов должен работать в режиме минимального исполь-
зования имеющихся ресурсов, система в целом подверже-
на сильным взаимодействиям между составляющими ее
элементами. Изменение характеристик любого составляю-
щего ее элемента ведет к изменению свойств всей системы
в целом.
В связи с этим задача создания высокоэффективных
вибрационных технологических машин требует обстоя-
тельного анализа динамических систем, представляющих
технологическую машину под нагрузкой. Одной из важ-
ных подсистем, оказывающих наиболее сильное влияние
на работу технологической машины, является подсистема
машина (колебательная система)—источник энергии огра-
ниченной мощности.
Если в отношении источников энергии, используемых
в вибрационных технологических машинах, не наблюдает-
ся особого разнообразия (используют, как правило, асин-
хронные электродвигатели), то в отношении устройства
колебательной системы отмечается чрезвычайное разно-
образие. Используются одномассные и многомассные, ли-
нейные и нелинейные колебательные системы. Некоторые
машины обладают свойствами параметрических и автоко-
лебательных систем; характеристики элементов системы
могут быть постоянными или меняться во времени как по
детерминированным, так и по случайным законам. Реаль-
ная технологическая машина может обладать перечислен-
ными свойствами в различной степени и различной ком-
бинации.
Аспекты применения вибротехники и технологии
485
Вибрационные и резонансные эффекты, подобные тем,
о которых говорилось, позволяют создать наиболее высоко-
экономичные машины вибрационного принципа действия.
Стремление увеличить скорости и нагрузки в машинах
при одновременном уменьшении их металлоемкости при-
водит к необходимости учитывать все большее число фак-
торов, ранее не принимавшихся во внимание, и дальней-
шее развитие методов динамического расчета предпола-
гает. широкое использование ЭВМ. Не следует умалять
и значения аналитических методов: при исследовании
резонансных эффектов на достаточно простой модели
удается выявить особенности законов движения всей
системы.
Совершенствование методов динамического расчета от-
крывает широкие возможности для улучшения качества и
повышения производительности машин, ведет к созданию
новых принципов работы и управления машинами и тех-
нологическими процессами при минимальных затратах.
Это обусловлено тем, что улучшение характеристик ма-
шин и процессов достигается путем оптимального выбора
конструктивных и рабочих параметров, при которых ди-
намический процесс организован наилучшим образом.
Мы упомянули о некоторых новых аспектах в теории
вибрационной техники и технологии. Дальнейшее разви-
тие и обогащение этой теории будет способствовать ре-
шению фундаментальной проблемы большого государст-
венного масштаба — созданию машин и технологии бу-
дущего.
486
Ёиомехйника систем человек — машинп
НЕЛИНЕЙНЫЕ
РЕЗОНАНСНЫЕ ЭФФЕКТЫ
В МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
ПРИ УЧЕТЕ СВОЙСТВ
ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ1
В настоящее время все большую актуальность приоб-
ретают вопросы вибрационной технологии и анализ слож-
ных динамических процессов машин вибрационного прин-
ципа действия, а также задачи виброзащиты и вибро-
акустического проектирования. Эта область науки,
основанная на развитии теории нелинейных колебаний,
имеет, разнообразные практические приложения и пере-
живает сегодня свое второе рождение. Современная тен-
денция в создании высокопроизводительных, высокоско-
ростных и энергоемких технических средств неизбежно
сталкивается с проблемой повышения интенсивности
виброакустических полей. Вибрации и шум порождаются
самыми различными видами техники: автомобильным,
грузовым и железнодорожным транспортом, реактивными
самолетами, станками на промышленных предприятиях.
Даже во время выступлений современных музыкальных
ансамблей («поп-мьюзик») возникают вредные для здо-
ровья человека колебания инфразвукового диапазона
частот.
Борьба за акустическую чистоту окружающей среды
связана прежде всего с фундаментальными исследова-
ниями в области нелинейной механики, разработкой тео-
ретически обоснованных методов и средств виброзащиты
технических и биологических объектов. Необходимо не
только изыскать эффективные методы уменьшения вред-
ного вибрационного воздействия, но и установить возмож-
ности практического использования высокоэффективных
вибрационных процессов как в технологических, так и в
медицинских целях, например при вибростимуляции че-
ловека-оператора в процессе его трудовой деятельности.
В изучение колебаний физических систем, начатое еще
Галилеем, существенный вклад внесли многие выдающие-
1 Научное сообщение на заседании Президиума Академии наук
СССР//Вести. АН СССР. 1987, № 10. С. 9-22.
Нелинейные резонансные эффекты
487
ся ученые: А. Пуанкаре, Ж. Лагранж, Л. Эйлер, Р. Гук,
а в текущем столетии — А. Н. Крылов, Н. Н. Боголюбов,
Л. И. Мандельштам, Н. Д. Папалекси, А. А. Андронов
и др. И все же эта область науки, охватывающая удиви-
тельный и необъятный «мир колебаний» — от колебаний
атомов до колебаний небесных тел, неисчерпаема.
В своем кратком сообщении я не имею возможности
подробно остановиться на всех последних достижениях
прикладной теории колебаний и позволю себе коснуться
лишь некоторых новых результатов, полученных в иссле-
довании резонансных явлений физических систем при
учете малых связей. Дело в том, что именно резонансные
режимы существенно влияют на уровень шума машин
и конструкций, их ресурс и надежность. Борьба с шумом
обходится очень дорого. Известно, что чем ниже уровень
шума и вибрации, тем выше затраты на снижение уровня
шума на 1 дБ. По зарубежным данным, при снижении
шума одного из объектов со 100 до 90 дБ стоимость 1 дБ
составляет 100 тыс. долл., с 90 до 80 дБ — 1 млн. долл.,
с 80 до 70 дБ — 10 млн. долл., с 70 до 60 дБ, т. е. нормы
комфортного состояния,— около 30 млн. долл.
Высокий уровень шума создается энергетическими ус-
тановками, причем действие вибрационных нагрузок су-
щественно сказывается на качестве их работы. Проектиро-
вание современных летательных аппаратов требует посто-
янного совершенствования виброакустических расчетов,
особенно в диапазоне высоких частот. При создании кос-
мической техники необходима точная экспериментальная
проверка всех возможных форм высокочастотных колеба-
ний (продольных, изгибных, крутильных). Например,
проектируя космический аппарат «Джотто» (Европейское
космическое агентство), его разработчики затратили боль-
шие средства па создание вибрационных комплексов, ими-
тирующих весь спектр колебаний, возникающих в реаль-
ных условиях космического полета. Аналогичные вопросы
мы решали вместе с академиком Р. 3. Сагдеевым при раз-
работке аппаратов «Вега».
Многообразие положений теории колебаний и ее прак-
тических приложений проиллюстрируем на ряде приме-
ров. Начнем с анализа простого резонансного эффекта в
системе одномерного осциллятора, возбуждаемого неурав-
новешенным ротором. Совпадение собственной частоты
осциллятора с частотой вынуждающего воздействия (ис-
488
Биомеханика систем человек — машина
точника энергии) — необходимое условие резонанса. Одна-
ко резонансный эффект даже в таком простейшем случае
может и не наблюдаться, если мощность источника энер-
гии недостаточно велика. На необходимость учета мощ-
ности источника энергии при анализе колебательных сис-
тем указал академик АН УССР В. О. Кононенко 2. В мате-
матическом плане эта задача сводится к решению системы
взаимосвязанных уравнений, описывающих поведение ко-
лебательной системы и источника энергии. Для решения
такой системы уравнений применяются различные ме-
тоды нелинейной механики, в том числе и наиболее эф-
фективный метод усреднения Крылова — Боголюбова.
Колебания осциллятора описываются уравнениями:
шх + kx + сх = Q (х, х, ф, ф)9
/ф + Н (ф, ф) = L (ф, ф) + R (ф, ф, х, х),
где ф — угол поворота ротора; х — перемещение колеб-
лющейся массы; I — момент инерции вращающихся час-
тей ротора двигателя; Л(ф, ф) — движущий момент;
Н(ф, ф) — момент сил сопротивления вращению; 7?(ф, ф,
х, х) — момент отражающий действие колебательной
системы на источник возбуждения; Q(x, х, ф, ф) — сила,
генерируемая источником энергии.
Решение этой системы уравнений со слабыми нели-
нейными связями в правых частях и их аналоговое мо-
делирование приводят в отличие от традиционных клас-
сических решений к взаимосвязанным соотношениям
амплитуды резонансных колебаний. В первом приближе-
нии амплитуда стационарных резонансных колебаний
определяется соотношением
__ znorQ2
m-L уг4со2(со — <А2+&2<я2М1
Можно ввести упрощенный геометрический критерий
устойчивости, иллюстрирующий реализуемость ампли-
тудно-частотной характеристики в зависимости от накло-
на (мощности) источника энергии:
d/dQ[H(Q) -5(Q)]<0, ____
где S(Q)=H(Q^y)+i/2kQ2a2; &==(к)=1 c/m — частота возбуж-
дения и собственная частота системы.
2 Кононенко В. О. Колебания систем с ограниченным возбужде-
нием. М.: Наука, 1964.
Нелинейные резонансные эффекты
489
Рис. 1. Амплитуда резо-
нансных колебаний си-
стемы при увеличении
(а) частоты возбужде-
ния колебаний и при
уменьшении (б).
Заштрихованная область
соответствует неустой-
чивым режимам колеба-
ний
При взаимодействии колебательной системы и источ-
ника энергии на амплитудно-частотной характеристике
появляются неустойчивые (нереализуемые) зоны (рис. 1).
Они становятся устойчивыми только в идеальном случае,
когда источник энергии имеет теоретически бесконечно
большую мощность. Например, если последовательно
увеличивать частоту воздействия — скорость двигателя
(квазистационарный переход через резонанс), то проис-
ходит срыв колебаний и система из резонансного режима
попадает в нерезонансный (на рис. 1 из точки Т в точку
Я и из точки Р в точку R). Это явление — скачкообраз-
ный переход из одного динамического состояния в дру-
гое — имеет принципиальное значение для вибрацион-
ных машин. Действительно, в этом случае не удается под-
держать устойчивый резонансный режим работы вибро-
машины или вибростенда. При квазистационарном
уменьшении частоты воздействия не реализуется макси-
мальная амплитуда (резонанс) колебаний. Этот эффект
затягивания («замедление» частоты при вынужденных
колебаниях, несмотря на увеличение энергии), возникаю-
щий при переходе через резонанс, подтвержден экспери-
ментами и численным моделированием.
Описанные эффекты сопровождают работу практи-
чески любых машин. В системах со многими степенями
свободы, в которых приходится учитывать нелинейные
связи, проявляется все многообразие неустойчивых ре-
жимов колебаний. В частности, при учете нелинейностей
упругих связей твердого тела с шестью степенями свобо-
ды резонанс наблюдается не только по координатам, по
которым действует возмущающая сила, но и по координа-
там, свободным от влияния внешних возмущающих сил.
Уравнения движения твердого тела на упругих свя-
490
Биомеханика систем человек — машина
зях с малыми нелинейными членами имеют вид
I + V? = - еФ1 (I, л:, 0> Ф, ф, ё) + Nt (t),
П + Vn = — еф2 (I- Ф t, 9,ф, ф, f|) + ^2(t),
t + VC = - еФ3 & 7), C, 9, ф, ф, C) + Ns (t),
0 + V9 = — еФ4 (С. Л- C, 9ф. Ф, n> t 9, Ф> ф. n-1 <2)
9, ф, ip) + Nt (Z),
Ф+Х52ф=—еФ5(£, 7], С, 9, ф, Ф, t t 9, ф, ф. В» t 0, Ф, ф)+
Ф+К2Ф = — 8Фв(?, 7], £, 9, ф, ф, I, 7], 0, Ф, Ф, 7|, 0, Ф, ф) +
+ ЗД-
К решению этой системы уравнений сводятся задачи
виброизоляции узлов па упругих подвесках в техничес-
ких объектах: станке, двигателе, гироскопе, автомобиле,
космических аппаратах и др. Здесь открывается новая
интересная область учета свойств источника энергии, воз-
буждающего колебания по одной из координат, например
не уравновешенной ротором двигателя по координате в
вертикальной плоскости. Анализ аналитических решений
этой системы уравнений и численного моделирования,
выполненный В. О. Кононенко, Р. Ф. Ганиевым и авто-
ром, дает семейство субгармонических резонансов:
Kj со/2, А,у 2<о, А-у -}- со, со,
Kj 2 Aft, Kj —%ft A-r, Kj co,
A, у 3co, 3Ay co, A-у -Г 2А-ft ж co, A-y — 2A>ft ~ co,
2Aj — A,ft co, Aj Ц- А/ft 2(o,
A-y — А-ft 2co, -J- А-ft -f- A-у co, A,r — Aft — Ay co,
4~ ~ c0’ ~
A-у 3A/ft, Ary A,ft
kj — 2ift^2%r (/,/с, r = 1, .. ., 6, J=f=k=^r).
Следовательно, возможны колебания твердого тела на
упругих по координатам, свободным от действия внешних
возмущающих сил. Раньше считалось, что эти эффекты
демпфируются силами трения реальной физической сис-
темы. Экспериментально нами была показана возмож-
ность их реализации, что имеет практическое значение
для решения задач виброамортизации, обеспечения уело-
Нелинейные резонансные эффекты
491
вий «устойчивой работы традиционного металлообрабаты-
вающего оборудования и других объектов.
Нелинейные эффекты необходимо учитывать в расче-
тах виброамортизации и повышения точности металло-
режущего оборудования. Важно изучить автоколебания
при трении вообще и резании металлов в ходе их обра-
ботки в частности с учетом свойств источника энергии.
В этом случае система уравнений, описывающая динами-
ку автоколебательной системы (рис. 2), сводится к виду
+ с1Х1 — с2 (х2 — X1) = f (х2 — — f (^) +
+ ^2 (х2— Xi) — &А+ 02 [т;—— 01 ртп (3)
^п-1хп-1 ^п-1 (хп-1' хп-2) (хп Хп-1) “
/ (Хп хп-1) / (хп-1 Хп~2) “Ь (,хп хп-1)
— К~1 (хп-1 — Хп-г) + 0n rfe - ^-?1{ —
» п Тп~1 I
4“ (Хп ХП~1) -- п) f (хп хп-1) ’“=ет
— К — 0n >
' п п-1 I
Iy==L(y)-H(4>)-rT (U^
492
Биомеханика систем человек — машина
Рис. 3. Бинелинейные резонансы в колебательной системе, на ко-
торую воздействуют «амплитудный» и «частотный» источники энер-
гии (точки бифуркаций: Т и S - при увеличении частоты возбуж-
дения колебаний, R и S' - при ее уменьшении)
Рис. 4. Схема маятника — динамическая модель широкого класса
машин. В точке подвеса маятника установлен двигатель с двумя
вибраторами, масса которых в нижней точке маятника - второй
двигатель с вибраторами массой тп2
где Т (Un) — характеристика силы трения, остальные
обозначения ясны из рис. 2.
Преобразуя данную систему уравнений на основе
асимптотических методов нелинейной механики, строят
уравнения первого приближения для определения часто-
ты и амплитуды автоколебаний, а также условий устой-
чивости стационарных режимов движения системы. Здесь
открывается ряд новых, неизвестных ранее эффектов 3.
В некоторых объектах на колебательную систему воз-
действуют два источника энергии, причем один из них
формирует амплитуду, а другой — частоту. К ним, нап-
ример, относятся гидропульсаторные установки и стенды.
Анализ показывает, что амплитудно-частотная характе-
ристика (рис. 3) вырождается в бинелинейную и вместо
максимальной амплитуды (точка q) мы имеем амплитуду
на участке S'— S. Этот результат важен для практичес-
ких приложений 4.
3 См.: Фролов К. В. Научные основы вибрационной технологии//
Научные основы прогрессивной технологии. М., 1982.
4 См.: Глухарев К. К., Фролов К. В. Взаимодействие колебатель-
ных систем с двумя источниками энергии // Изв, АН СССР.
МТТ. 1977. Xs 4, С. 65-77,
Нелинейные резонансные эффекты
493
В этом случае система уравнений сводится к виду
пгх + сх = & [—kx 4~ Р (Ф, 9, sin 0)],
71Ф = g-[£х (ф) — (ф, 0) Рг (ф, ф? 0, 0? 0? х, х) cos 9],
(4)
/2ё = е [L2 (ф) — Н2 (ф, 0) + Р2 (ф, ф, 0, 0) cos 0],
где <р, 0 — координаты, характеризующие движение со-
ответственно «амплитудного» и «частотного» источника
энергии.
В первом приближении стационарные периодические
решения можно представить в виде
х=а sin(£tf—ф), ср=Ф,
0=Ш(а, ф, ф, Q=const).
Величины <2, Ф, Q определяются из соотношений:
Я1(Ф)-51[Ф,Й,а(Ф,Й)]=0,
Я2(Й)-52(Ф, Q)=0,
&)+к£2а2Р,
52 = Я2(Ф,£}),
а = F(O,Q)
1 1Л(с — ий2)2+ W
Условия устойчивости стационарных решений в об-
ласти резонанса имеют вид
5/ЗФ[Л2(Й)-Я2(Ф, Q)] <0,
5/5Ф[£1(Ф)-Я1(Ф,Й)]<0,
(6)
д/дФ [Ц (Ф) -S, (Ф, Q, а (Ф, Q)) ] <0,
где производные вычисляются при значениях а, Ф, Q,
найденных из (5).
Вместо ожидаемой амплитудно-частотной характе-
ристики для системы с линейной характеристикой упругой
восстанавливающей силы (пунктир на рис. 3) мы имеем
точки бифуркаций, и амплитудно-частотная характерис-
тика представляется бинелинейной с устойчивыми и не-
устойчивыми ветвями, Эти данные экспериментально
подтверждены.
494
Биомеханика систем человек — машина
Динамической моделью широкого класса машин мо-
жет служить модель маятника, точка подвеса которого
возбуждается неуравновешенным двигателем, а вынуж-
денные колебания — вторым неуравновешенным двига-
телем, установленным в нижней точке маятника (рис. 4).
В такой системе возникает параметрический резонанс
и проявляется эффект затягивания частоты и самосинх-
ронизация роторов двух двигателей. При определенном
квазистационарном проходе через резонанс верхний дви-
гатель «увлекается» нижним и они работают вместе с
одинаковой скоростью в области резонансных частот ма-
ятника, но до определенного предела. Затем, когда систе-
ма проходит через резонанс, угловая скорость нижнего
двигателя квазистационарно нарастает, а угловая ско-
рость верхнего двигателя (после некоторого критическо-
го соотношения) возвращается в свое исходное состояние.
Указанные эффекты наблюдаются, если мощность
источников энергии, поддерживающих колебания, соиз-
мерима или одного порядка с мощностью, потребляемой
самой колебательной системой. Этот случай соответствует
так называемому неидеальному источнику энергии, или
источнику энергии ограниченной мощности. Все описан-
ное в классической литературе по механическим резо-
нансам основывается на предположении идеального ис-
точника энергии, т. е. источника, обладающего энергией
более высокого порядка, чем та, что потребляется коле-
бательной системой.
Нами установлены новые интересные явления, кото-
рые возникают при неидеальном источнике энергии в ли-
нейной и нелинейной колебательных системах со слу-
чайно изменяющейся собственной частотой. Здесь вообще
можно избежать резонанса, что важно для виброзащи-
ты 5.
Остановимся еще на одном направлении теории коле-
баний — смешанных колебаниях при идеальном и неиде-
альном источниках энергии. Напомним, что смешанными
называются колебания, вызываемые в колебательной
системе действием двух и более механизмов возбуждения
разной природы. Выявлены четыре класса смешанных
механизмов возбуждения.
5 Фролов К. В. Уменьшение амплитуды колебаний резонансных
систем путем управляемого изменения парамеров //
ведение, 1965. (№ 3, С, 38-42.
Нелинейные резонансные эффекты
495
Проведенные нами исследования показали, что для
трех классов смешанных колебаний (вынужденных, па-
раметрических и автоколебаний) сохранение устойчи-
вости колебаний в областях основных резонансов удов-
летворяет универсальному соотношению, в котором квад-
рат амплитуды резонансных колебаний превышает поло-
вину квадрата амплитуды автоколебаний. Данная зако-
номерность предоставляет широкую возможность для
целенаправленного управления смешанными колебания-
ми при разработке принципиально новых технических
решений, анализе вибраций машин различного назначе-
ния, создании машин вибрационного принципа дейст-
вия 6.
В режиме резонанса затраты энергии минимальные.
Как известно, ходьба, на которую человек тратит мини-
мальную энергию, осуществляется на собственных часто-
тах. Если, работая, например, с пневматическими сред-
ствами, создать поступательное и вращательное движе-
ние на собственной частоте, то можно в несколько раз
снизить энергетические затраты источника энергии. В
одной из схем роботов работа осуществляется на собст-
венной частоте. В ней так подобраны упругие связи под-
вижных элементов, что мощность двигателей, которые
приводят во вращение всю систему, удалось уменьшить
в несколько раз. Эти резонансные эффекты получили
практическую реализацию 7.
Вибрация используется в ряде технологических про-
цессов, в том числе при непрерывной разливке стали.
Известно, что при вытягивании слитка он может разры-
ваться в процессе затвердевания. Если приложить вибра-
ционное воздействие к стенкам кристаллизатора, то мож-
но уменьшить силу трения в местах контакта слитка с
опорами, благодаря чему устраняется или значительно
снижается вероятность разрыва слитка. Моделирование
на ЭВМ показало, что можно в несколько раз уменьшить
тяговую нагрузку, надлежащим образом сформировав
вибрационное воздействие. Анализ решений уравнений
6 Фролов К. В. Научные основы вибрационной технологии//Науч-
ные основы прогрессивной технологии. М., 1982; Алифов А. А.,
Фролов К. В. Взаимодействие нелинейных колебательных си-
стем с источниками энергии. М.: Наука, 1985.
7 Фролов К. В., Бабицкий В. И. Механика и искусство конструиро-
вания в эпоху ЭВМ Ц Изобретатель и рационализатор. 1986. № 12.
С. 16-25.
496
Ёиомехйника cticreM человек—машинй
Рис. 5. Схема гидропульса-
торной установки роторно-
го типа для возбуждения
периодических колебаний
массы
движения слитка в поле вибрационных сил позволяет вы-
брать источник вибрационного возбуждения с минимумом
энергозатрат.
К сожалению, до сих пор вибрационный метод не по-
лучил широкого применения на металлургических пред-
приятиях, несмотря на перспективность и возможность
одновременно улучшить свойства металла.
Одним из приложений вибрации является создание
вибромашин (вибротранспорт, вибролоток и др.) для пере-
мещения вибрирующей среды (объекта). Выбор опти-
мальных параметров такого типа машин имеет важное
значение для процессов виброперемешивания и вибросе-
парации. В автоматизированных производствах использу-
ются шнековые вибропитатели. В них создаются вибрации
в вертикальном направлении и детали по шнеку должным
образом ориентируются. При разработке подобных машин
важен точный расчет характеристик источника энер-
гии — двигателя, подбор его мощности, а также форми-
рование вибрационного воздействия. Для других вибра-
ционных технологических приложений существенное зна-
чение имеет выбор резонансных режимов и мощности дви-
гателя, форма колебаний.
Используя колебания в системах с жидкостью, можно
создать параметрический резонанс в столбе жидкости и
подобрать такой режим колебаний, что воздушные пу-
зырьки и легкие частицы будут тонуть, а тяжелые —
всплывать при минимуме энергозатрат. Для этого нужно
правильно выбрать мощность источника энергии и ха-
рактер резонансных режимов. Например, полное сме-
шивание легкого масла и воды происходит в резонансном
режиме строго определенной частоты и фазировки для
многофазной среды. Выполняя расчеты трубопроводов,
Нелинейные резонансные эффектъ1
497
необходимо также учитывать свойства источника энергии,
генерирующего колебания в этих системах. При определен-
ных резонансных режимах подача жидкости по трубам
может прекратиться (рис. 5).
Учет мощности источника энергии важен для пере-
ходных процессов в роторных системах, в частности в
системах автоматической балансировки. Во время испыта-
ний на усталостную прочность в определенных режимах
работы стендов часто возникают помехи, из-за которых
стенды не могут выйти на расчетный режим. Дело в том,
что режим работы стендов зависит от характеристики
вибропривода, т. е. свойств источника энергии, поддержи-
вающего колебания. Изложенная теория позволяет избе-
жать этого.
Резонансные процессы играют большую роль при изу-
чении поведения человека-оператора, подвергающегося
вибрационному воздействию. Для этой цели в Институте
машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР создан
уникальный комплекс, включающий виброиспытательные
стенды и специализированную вычислительную аппарату-
ру. Чтобы воссоздать ситуацию, возникающую, например,
при взлете или посадке самолетов, во время работы сель-
скохозяйственных машин и других транспортных средств
или вибрационных машин, на магнитную пленку записы-
вается реальный спектр вибрационного воздействия, ко-
торому подвергается человек-оператор. Далее изучается
физиологическое состояние человека, находящегося под
этим вибрационным воздействием.
Влияние резонансных режимов на деятельность чело-
века-оператора изучается в различных рабочих позах.
Например, в положении сидя при вибрационном воздей-
ствии в горизонтальном и вертикальном направлениях
записывается вибросигнал на входе и выходе испытатель-
ного комплекса, строятся амплитудно-частотные и фазоча-
стотные характеристики. Однако такие испытания можно
проводить лишь до определенного уровня вибрационного
воздействия — порога предельной переносимости. Состоя-
ние человека-оператора за этим порогом изучается мето-
дом моделирования на ЭВМ. В зависимости от позы опе-
ратора возможны три резонансные частоты: 4—6, 10—12
и 45—55 Гц. В позе, близкой к катапультированию, реа-
лизуется один резонанс, который удается имитировать с
помощью простой динамической модели. В положении
498
Биомеханика систем человек — машина
стоя возможна реализация одного или двух резонансов.
Но в этом случае легко впасть в ошибку: если испыта-
тельное оборудование не подготовлено должным образом,
возникают резонансные явления, связанные со свойства-
ми источника энергии, о которых мы уже говорили. Пред-
стоит еще изучить, какое количество вибрационной энер-
гии поглощается телом человека-оператора, а также углу-
бить исследования изгибных и продольных колебаний
костных структур. На основе этого будет усовершенство-
вана система госстандартов в области вибрации. Пока же
в Институте машиноведения разработаны ГОСТы и при-
боры — вибродозиметры, которые измеряют уровень по-
глощаемой вибрационной энергии. Экспериментально изу-
чаются нелинейные колебания костных структур.
До сих пор не введен в практику критерий виброаку-
стического проектирования. Традиционно, проектируя ма-
шины и конструкции, их создатели определяют коэффи-
циент полезного действия, материалоемкость, энергоем-
кость, не обращая должного внимания на допустимый
уровень шума и вибраций. Настало время сделать вибро-
акустический критерий основным на стадии проектиро-
вания.
На высоких частотах и при больших вибрационных
перегрузках человек-оператор может испытывать галлю-
цинации, связанные с функционированием его вестибу-
лярного аппарата. Последний включает так называемые
полукружные каналы с эндолимфой. При определенных
перегрузках эти каналы подают на вход нервной системы
искаженную информацию, дезориентирующую организм.
На этой основе построена система оценок вестибулярной
опасности перегрузок, требующих исключения оператора
из управления машиной при некоторых предельных виб-
роперегрузках.
В процессе управления полетами оператору часто бы-
вает трудно отслеживать всю поступательную информа-
цию из-за ограниченной возможности зрительного ана-
лизатора. Повысить возможности отслеживания помогает
вибростимуляция механорецепторных и биологически ак-
тивных зон кожи. Для этого используется специальная
обувь с вибраторами, наконечники которых по определен-
ной программе воспринимают команды, повышая работо-
способность оператора. Эксперименты показали, что опе-
ратор довольно быстро осваивает способ восприятия ин-
Нелинейные резонансные эффекты
499
формации с помощью вибротактильной индикации.
Открываются принципиально новые возможности разгруз-
ки зрительных каналов переработки информации: в экс-
периментах на эти каналы приходится уже не 54% всей
воспринимаемой информации, как прежде, а не более 9%.
Разработана система вибростимуляции с целью имита-
ции ходьбы — «вибросканер» — для людей, имеющих
ограниченную подвижность, например для больных, пере-
несших инсульт.
В Каунасе под руководством К. М. Рагульскиса соз-
даны вибродвижители — устройства, действующие по
принципу высокочастотного возбуждения. Например, ке-
рамический возбудитель-генератор предоставляет возмож-
ность равномерного вращения, что очень важно для спе-
циальных магнитофонных систем, позволяет создавать
вибрационные опоры, снижать в десятки и сотни раз тре-
ние в опорах.
В наши дни прикладное развитие нелинейной теории
колебаний актуально не только для решения перечислен-
ных задач, но и для совершенствования транспортных
систем всех типов машин, высокоточных приборов, в ча-
стности вычислительных, для обеспечения надежности
энергетического оборудования. Несмотря на большие ус-
пехи прикладной теории колебаний и эффективность ре-
зонансных явлений, далеко не все научные разработки по
вибрационной технологии внедрены в промышленность.
Например, еще пе нашли широкого практического
применения системы ультразвуковой обработки металла,
позволяющие повысить теоретический КПД станков с
3—5 до 50%. Такой высокий рост КПД обеспечивает
адаптивная система управления, учитывающая свойства
обрабатываемой среды, в которой устойчивый режим под-
держивается на вершине амплитудно-частотной характе-
ристики при минимальных энергозатратах. Чтобы продук-
тивнее использовать все достижения вибрационной тех-
нологии, целесообразно разработать межведомственную
научно-техническую программу по данной проблеме и^в
основном из межотраслевых научно-технических комп-
лексов создать центр ультразвуковой и вибрационной
технологии. Частично этот пробел восполнен комплекс-
ной программой Академии наук СССР по фундаменталь-
ным исследованиям в области машиностроения,
VI.
ПОИСКИ, ПРОБЛЕМЫ, РЕШЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОрЫВЫ
И ЭКОНОМИКА1
экология и экономия
„ плгии выдвинуло перед
Развитие современной технож» ера. ученые и
обществом ряд задач глобального аНИЮ? что наш
политические лидеры пришли к язанным, взаимоза-
становится все более тесным, взаим с0лу рецшть в оди_
висимым и неделимым. Многое пе D * странам. Во-пер-
ночку даже самым крупным и РаЗВВ проблем; во-вто-
вых, возросла наукоемкость PeIBdB аЧИ требуют значи-
рых, глобальные технологические 6 затрат. ‘ в-третьих
тельных материальных и ТРУДАХ внедрения некото-
от возможных негативных последств новшеств никакие
рых технических и технологически в первую оче_
границы не могут служить препягь обсТановке Она обо_
редь это относится к экологической• ть усЮ1ИЯ всех
стряется ежедневно, и, если не мооисовременную
стран, объединив их научный пот процессы эко-
природоохранную технику и теРт1ГМыми
логической катастрофы будут необра развивается
Научно-техническии прогресс new и то> чт0 в
Это объективная реальность. Но Ped> ми>> НТП. На наш
сы экологии часто остаются «за ско ершенства научно-
взгляд, они должны быть мерилом технологий и
технического прогресса, ценности
процессов. Возникает вопрос о огий должны быть
разработки проекта современных тех чистоте и определе_
заложены требования к экологически в сложившей_
ны капитальные вложения для ЭТИХ Ц возводится новое
ся же практике нередко бывает т изЫСКИВаются
промышленное предприятие, а за™_ Часто
ства на сохранение окружающей W г больше,
чем все
питаловложения оказываются на п°^;бавиМ1 что необхо,
строительство нового производства, д
г Ч--12
1 Социалистический труд. 1989. 7. о, ’
Технологические прорывы и экономика
501
димо строго соблюдать государственные стандарты по
экологической безопасности и чистоте при внедрении но-
вых технологий, а в ряде случаев эти требования следует
согласовывать с международными организациями. Словом,
они должны иметь универсальный характер.
Но как подходить к принятию решения, если вырабо-
тать его бывает чрезвычайно трудно? Весь мир в общем-
то ищет ответы на подобный вопрос, учась систематически
контролировать свою деятельность, поскольку делать это
от случая к случаю на современном этапе научно-техни-
ческой революции недопустимо. У нас же в экологической
области данные проблемы решаются отнюдь не лучшим
образом. Около десяти лет назад создавались новые мик-
робиологические технологии для выпуска белковых кор-
мовых добавок. В то время заглушались мнения специа-
листов, аргументированно призывавших с максимальной
ответственностью отнестись к этому. Ученые видели в
господствующих тогда подходах к организации уникаль-
ного производства вероятность суровой опасности. К по-
добным предостережениям не прислушались. Результат
отталкивания нежелательной информации докатился до
наших дней конфликтом вокруг неясностей экологической
обстановки в Киришах и других местах, где развернуто
производство кормовых добавок.
Это лишь один пример недостаточной увязки рекомен-
даций науки и решений практики. К сожалению, их мож-
но привести десятки и сотни. Даже тысячи. Тут и про-
блемы загрязнения Байкала, Волги, Ладоги, Днепра, дру-
гих рек и катастрофическая ситуация вокруг Аральского
моря, и недопустимо высокая загрязненность воздушного
бассейна в ряде городов Урала, Кузбасса, Донбасса, Бе-
лоруссии, многих других мест. С особой осмотритель-
ностью мы должны подходить к разработке проектов и
сооружению объектов атомной энергетики. Великая беда
Чернобыля призывает нас к этому. И вообще там, где
есть возможность, целесообразно уже сегодня отказывать-
ся от традиционных технологий и производств и перехо-
дить на более экологически чистые, безопасные, эконо-
мичные. Это касается прежде всего химической и метал-
лургической промышленности, предприятий но выпуску
минеральных удобрений, целлюлозы, бумаги и других
материалов и изделий. Немало экологических нарушений
ц в добывающей промышленности,
502
Поиски, проблемы, решения
На многих направлениях технологических прорывов
от всего этого реально можно избавиться уже сейчас.
Это сделало возможным продвижение вперед на маги-
стральных направлениях перестройки — прежде всего по
выводу создаваемой техники на мировой уровень. Доля
такой продукции в последние годы значительно возраста-
ет. И дело касается не единичных опытных образцов.
В народное хозяйство пошла техника новых поколений,
отвечающая высоким современным требованиям о мно-
гократном повышении эффективности и надежности. Ска-
жем, разработанная объединением ВНИИметмаш машина
непрерывного литья с двухсторонним вытягиванием слит-
ка повышает производительность вдвое, а созданный Ин-
ститутом электросварки им. Е. О. Патона в содружестве
с электротехниками новый комплекс для контактной свар-
ки трубопроводов — в 25 раз! Немало и других примеров.
Внедрение прогрессивной техники и качественно но-
вых технологий требует ломки стереотипов мышления
многих руководителей. На иные вещи и явления следует
и взглянуть по-иному. Долгое время вибрация была вра-
гом, но постепенно ее удалось «приручить», и сегодня
она творит чудеса, помогая людям. Без вибрационной тех-
ники сейчас уже нельзя проходить сверхглубокие скважи-
ны, обогащать минеральные руды, создавать трубопро-
водный транспорт, перемещать сыпучие грузы. На основе
принципов вибрационного транспортирования разработа-
ны насосы без трущихся частей. С их помощью можно
перекачивать не только жидкости, но и так называемые
многофазные системы, которые содержат твердые вклю-
чения. Можно сказать, что вибротехника «освоила» немало
экзотических профессий, она все шире входит в нашу
жизнь, в наш быт. Например, большие выгоды дацный
метод сулит в организации систем водоснабжения как в
городах, так и в сельской местности. Тем более что раз-
работаны надежные системы защиты людей от возмож-
ных вредных последствий вибрации.
Развитие НТП поставило на повестку дня еще целый
ряд проблем — эргономики, снижения индустриального
шума в промышленных городах, социально-экономических
аспектов, строительства новых производств, методов проек-
тирования населенных пунктов и т. д.
Взрыв в технологии информационного обеспечения,
^рМП^ютеризация, автоматизация промышл^ццогц црои^
T ex ни логические прорЫвыи экономика
503
водства, развитие космических исследований, создание
новых видов транспорта и связи, атомная энергетика --
все это выдвинуло ряд важных социальных задач. Эти и
другие вопросы диктуют необходимость разработки уточ-
ненного прогноза социальной структуры общества бли-
жайшего будущего, новых принципов подготовки кадров,
взаимодействия и сотрудничества между странами с раз-
личными научно-техническим и экономическим потенциа-
лами. Нужны новые методы и средства технико-экономи-
ческого анализа и экономической эффективности научно-
технического прогресса.
Известна простая житейская ситуация, что богатство
сопутствует расточительству. Сегодня даже в передовых
экономически и промышленно развитых странах наблю-
даются экономически неоправданные расходы электро-
энергии, сырья и материалов, недостаточно эффективное
использование дорогостоящего электронного оборудова-
ния. Нерешенными до конца проблемами остаются освое-
ние в промышленности так называемых безотходных тех-
нологий, утилизация и переработка вторичного сырья и
всевозможных отходов и т. д. К сожалению, по этим во-
просам пока нет даже экономически обоснованных пред-
ложений.
Вопросы экономии сырья, энергии и материалов сей-
час для нас особенно актуальны. Надо признать, что мы
просто «заражены» расточительством. Уповая на паши
природные богатства, считаем их бесконечными. Беспеч-
ность присутствует на каждом шагу. Она вокруг нас. Она
окружает нас в быту, на улице, на производстве. Практи-
чески отсутствует принцип рациональной достаточности,
и мы во многих случаях берем одинаковую плату за ра-
циональное и расточительное пользование. По добыче и
запасам многих видов полезных ископаемых, руд, угля,
электроэнергии, леса наша страна занимает ведущие по-
зиции в мире, а по некоторым — первое место. Но сколь-
ко уходит в отходы, сколько электроэнергии затрачивает-
ся на холостую работу машин, механизмов!
Мы говорим о нехватке бумаги в стране, но не заду-
мываемся, сколько ее уходит безвозвратно, как использу-
ется макулатура. А это — не только экономия наших лес-
ных богатств, но и сбережения трудовых ресурсов, эконо-
мия электроэнергии, машин, механизмов и т. д.
Капитальные затраты и те трудности, которые прихо-
504
Поиски, проблемы, решения
дится преодолевать нефте-, газо- и угледобывающим от-
раслям, безответственно забываются потребителями. Не-
простительно безответственно мы относимся к металлоло-
му. Трудно назвать территорию предприятия или
организации, где бы тут и там не лежали груды метал-
ла, ржавеющее оборудование, старые машины и механиз-
мы. А ведь все это при переработке с пользой может быть
использовано в народном хозяйстве.
Может, механизм хозяйственного расчета и демокра-
тизация общества заставят и руководителей, и каждого
рабочего, наконец, осознать, что богатство вовсе не дает
права быть расточительными?
Решить проблемы рационального использования ресур-
сов помогут разработанные в последние годы новые кон-
струкционные материалы. Ученые, специалисты с доста-
точной научной обоснованностью определили критерии
прочности и сопротивления разрушению конструкций и
деталей машин из композиционных материалов в услови-
ях силового, теплового и временного нагружения с ис-
пользованием параметров наследственного воздействия.
Развиты представления механики деформирования и раз-
рушения композитов с учетом характера и типа армиро-
вания полимерных и металлических матриц, на основе
которых разработаны принципы и методы расчета и оп-
тимизации конструкций из новейших материалов по кри-
териям прочности, долговечности, весовым и стоимостным
характеристикам. Подготовлены руководящие и методи-
ческие указания для конструкторов по проектированию,
изготовлению и эксплуатации изделий, а также аппара-
турно-методические средства диагностики конструкций
(голографические, рентгеновские, акустические и механо-
термические) .
В плане развития работ по широкомасштабной замене
металла композитами в конструкциях и деталях машин
рекомендованы и внедрены расчетные методы и техноло-
гические разработки по созданию из композитов кардан-
ных валов, листовых рессор и кузовных конструкций пер-
спективных автомобилей (ПО «ГАЗ», «ЗИЛ», «АвтоВАЗ»,
«АЗЛК»), замене металла в элементах станков и роботов
(МСПО «Красный пролетарий»), в конструкциях зерно-
уборочных и кормозаготовительных машин.
Разработаны теоретические основы и определены об-
ласти применения в машиностроении новых металличе-
Технологические прорывы и экономика
505
ских материалов — аморфных металлов, сплавов с «па-
мятью формы», безоловянных баббитов, безвольфрамовых
инструментальных сплавов. Проведены опытные провер-
ки пригодности новых материалов для создания эффек-
тивных типов машин и технологий — элементов двигате-
лей, приборов и режущих инструментов (ЭНИМС, НИАТ,
ЦНИИТмаш, НАМИ).
При достаточном количестве исходного сырья в стра-
не производство композитов (различных волокон, поли-
мерных матричных материалов и керамических компози-
ций) может удовлетворить лишь незначительную долю
потребности отраслей машиностроения. К тому же высо-
ка их стоимость. Отсутствие промышленного выпуска
специального оборудования для переработки композитов
в изделия, а также единого центра по научно-технологи-
ческим НИР, ОКР и мелкосерийным производствам сдер-
живает внедрение разработок Академии наук СССР в об-
ласти новых конструкционных материалов. Очевидно,
здесь нужны специальные решения директивных органов.
Если говорить о технологических прорывах, которые
обеспечат широкомасштабные программы внедрения и ос-
воения новых технологий, то следует в первую очередь
назвать системы автоматизированного расчета и проекти-
рования.
Сейчас на основе современных ЭВМ удается совме-
стить в единый процесс сложный расчет и проектирова-
ние конструкций с оптимизацией методов технологиче-
ской обработки, связей технических, технологических,
организационных и управленческих проблем, комплексное
решение которых и должно в конечном итоге определять
принципы построения производственных систем в целом
в зависимости от конкретных условий выпуска продук-
ции, ее номенклатуры, ресурсных ограничений.
ПРОБЛЕМЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ,
МЕХАНИКИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ
Институты Академии наук СССР в содружестве с на-
учными организациями других ведомств, а также с про-
мышленностью в последнее время, особенно в прошлом
году, провели фундаментальные и прикладные исследо-
вания по повышению качества, надежности, долговечно-
сти и безопасности технических систем и средств. Полу-
506
Поиски, проблемы, решения
чены значительные результаты в разработке научных
основ машиноведения, современных методов оптимально-
го проектирования и испытания, новых принципов созда-
ния высокопроизводительных машин и технологий. Раз-
работаны основы и методы оптимизации широкомасштаб-
ной замены металлов композиционными материалами,
обеспечивающими снижение массы деталей машин и
элементов конструкций и уменьшение энерготрудозатрат
при их производстве. В основном этот комплекс задач реа-
лизован в Институте машиноведения АН СССР.
Коллектив этого же института совместно с Институ-
том проблем механики АН СССР, Институтом механики
МГУ, Горьковским филиалом ИМАШ АН СССР, МСПО
«Красный пролетарий» разработал и внедрил в производ-
ство эффективные технологии и установки для упрочне-
ния поверхностей широкого класса конструкционных
материалов при воздействии ионно-плазменных, лазерных
пучков и ударных воли.
В Институте проблем механики АН СССР создай ро-
ботизированный комплекс для выполнения технологиче-
ских операций: лазерной сварки, упрочнения и резки
металлов.
В Институте физики прочности и материаловедения
СО АН СССР проведены фундаментальные исследования
волновой природы пластической деформации твердых тел
и разработаны методы конструирования материалов для
изделий с высокой стойкостью режущей поверхности ин-
струмента. С использованием эффекта сверхпластичности
определен технологический процесс формообразования
сложных деталей из титановых и никелевых сплавов,
а также получения высокопрочного композиционного ма-
териала па основе карбида титана (это заслуга ученых
Института проблем сверхпластичности металлов
АН СССР). Использование подобных работ в промышлен-
ности сулит огромные выгоды, дает возможность созда-
вать технологии, материалы и изделия высокого класса.
На основе фундаментальных исследований в области
нелинейных колебаний внедрены в практику новые про-
грессивные технологии. Реализация принципов волновых
процессов дает большой экономический эффект в маши-
нах и устройствах для очистки питьевой воды, сточных
вод, создания устойчивых смесей, измельчения и сепара-
ции? а также новых видов транспортирования сыпучих
Технологические прорывы и экономика
507
и жидких сред, резонансных роботов» Изготовлены голов-
ные образцы машин — резонансные генераторы, эксплуа-
тация которых на нефтепромыслах в Западной Сибири
привела к существенному повышению производительно-
сти нефтяных скважин. Эти же фундаментальные иссле-
дования легли в основу создания ряда суперпрецизионных
манипуляторов в НИИ «Вибротехника» Каунасского по-
литехнического института.
Спектр научных исследований и разработок весьма
обширен. Недавно внедрены программы решения про-
странственных задач гидродинамики для повышения
эффективности технологического процесса выращивания
кристаллов кремния и гранатовой структуры из расплава.
Достичь этого удалось благодаря скоординированным
действиям колллектива Института проблем механики
АН СССР, Государственного института редких металлов,
НПО «Редмет», Опытного химико-металлургического за-
вода Минцветмета СССР.
Широки перспективы использования уже прошедшего
морские испытания автономного подводного информаци-
онного аппарата для исследования глубоководных райо-
нов океана. Это бесспорная заслуга Института проблем
морских технологий ДВО АН СССР.
Концентрированные усилия Института машиноведе-
ния АН СССР и МСПО «Красный пролетарий» позволи-
ли создать новый класс диагностических приборов и си-
стем для повышения качества машиностроительной про-
дукции. Передан также в промышленную эксплуатацию
мобильный автоматизированный стенд для контроля па-
раметров и диагностирования промышленных роботов.
Другой коллектив (МНПО «Спектр» Минприбора СССР
и АН СССР, Институт кристаллографии АН СССР, Ин-
ститут машиноведения АН СССР) разработал и наладил
выпуск высокоточных рентгеновских вычислительных
томографов, позволяющих проверять параметры крупно-
габаритных машиностроительных изделий.
Таков далеко не полный перечень решаемых рядом
институтов Академии наук СССР проблем развития ма-
шиностроения и механики. Практическое использование
этого потенциала, дальнейшее укрепление связи науки с
производством дают возможность добиться по-настоящему
ощутимых прорывов в отечественной промышленности.
Получены также значительные результаты в области со-
508
Поиски, проблемы, решения
временной теорий автоматического управления. В частно-
сти, Иркутским ВЦ АН СССР разработаны приемы син-
теза непрерывных нелинейных законов управления на
базе метода векторных функций Ляпунова. Развит метод
стохастического программного синтеза для задач управ-
ления с мгновенными, а также интегральными ограниче-
ниями. В этом бесспорная заслуга Института математики
и механики УрО АН СССР. В Институте проблем управ-
ления Минприбора СССР и АН СССР продолжают рабо-
ту в области теории оптимальных систем управления с
информационными запаздываниями и дискретно-непре-
рывными наблюдениями за диффузионными процессами.
Новых результатов удалось добиться в формировании
цифровых структур управления, систем навигации и су-
довождения морских судов, вычислительных комплексов
АСУ АЭС. Это позволяет формировать отказоустойчивые
комплексы управления повышенной живучести за счет
аппаратурной и алгоритмической избыточности. Одним
словом, автоматика будет надежно служить человеку
как в обычных, так и в экстремальных условиях.
Результаты фундаментальных и прикладных исследо-
ваний по проблемам машиностроения, механики, по про-
цессам управления и физико-техническим проблемам
энергетики, выполненных в институтах Академии наук
СССР совместно с отраслевыми организациями, реализо-
ваны при создании ракетно-космического комплекса
«Энергия—Буран», самолетов Ил-96-300, Ту-204, Ан-225
и при выполнении программы полета аппарата «Фобос-2».
Несомненно, они очень скоро скажутся на результатах
деятельности во многих отраслях народного хозяйства.
Не все, безусловно, у нас благополучно. Еще не уда-
лось преодолеть отставание в разработке и создании кон-
струкционных материалов металлических и неметалличе-
ских групп, в экспериментальных исследованиях с приме-
нением микропроцессорной и вычислительной техники,
в создании машин и приборов для испытаний на надеж-
ность и систем для технической диагностики. Отстают
пока от мирового уровня работы* по созданию технических
средств управления, применению ЭВМ в этих-системах,
а также в области прикладных систем искусственного ин-
теллекта.3Масштабы исследований сдерживаются недоста-
точным-развитием высокопроизводительиощвычислитель-
ной техники, низким уровнем автоматизации научных ис-
Технологические прорывы и экономик^
509
следований и слабым информационным обеспечением на-
учных разработок.
С целью устранить эти недостатки на основе про-
гнозов развития фундаментальных и прикладных иссле-
дований по важнейшим проблемам в Отделении проблем
машиностроения, механики и процессов управления
АН СССР разработаны комплексные программы деятель-
ности по приоритетным направлениям: «Повышение на-
дежности систем машина—человек—среда», «Машино-
строение и технология», «Механика», «Проблемы управ-
ления и автоматизации» и «Фундаментальные исследова-
ния по проблемам транспорта». Реализация этих планов
в координации с МНТК «Надежность машин» и Комплекс-
ной программой научно-технического прогресса стран
Восточной Европы до 2000 года (приоритетное направле-
ние «Комплексная автоматизация») позволит существенно
повысить эффективность технических наук в интересах
научно-технического прогресса страны.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Одним из принципиально важных и крайне перспек-
тивных направлений дальнейшего технолЪгического раз-
вития общества является развитие компьютеризации и
гибкости производств и технологий. Почти полтора по-
следних столетия эволюция технологий характеризовалась
нацеленностью на механизацию, специализацию, стандар-
тизацию. Однако к 1970 г. возможности дальнейшего раз-
вития промышленности с использованием этих традицион-
ных методов были практически исчерпаны. Появились
технологические сдвиги в сторону компьютеризации и
гибкости производства. Они в значительной степени были
предопределены все нарастающей сложностью и разнооб-
разием производства. Это не просто усложнение техноло-
гических процессов, а качественно новый уровень приня-
тия решений, коренные сдвиги в профессионально-квали-
фикационной структуре занятых в отраслях специалистов
и рабочих, иные уровни качества производимой продук-
ции. Это, наконец, принципиально иной взгляд на инфор-
мационные процессы, бурное развитие которых породило
новую технологию — информационную.
Потребность в развитии комплексной (гибкой) автома-
тизации производства определяется также усилением
510
Поиски, проблемы, решения
международной конкуренции, требующей быстрого обнов-
ления и освоения изделий, усиливающейся тенденцией
работы на конкретного потребителя с соответствующим
снижением серийного выпуска продукции. .Именно по
этим направлениям в настоящее время наиболее ярко
проявляются преимущества гибких производственных си-
стем (ГПС). Рассматривая их как концепцию, коренным
образом меняющую методы работы предприятий — от за-
купок материалов и оформления заказов до распределе-
ния и сбыта готовой продукции, можно без преувеличе-
ния сказать, что ГПС представляют собой наиболее важ-
ное технологическое достижение с начала века после
появления сборочного конвейера.
Первые гибкие производственные системы в нашей
стране начали эксплуатировать с 1973 г. Их использова-
ли на обработке деталей типа тел вращения АУ-1 и кор-
пусных деталей АП-1. Они послужили основой для соз-
дания последующих ГПС серий АСВ, АСК, АЛП. С 1972 г.
широкое использование ГПС началось в Японии, в конце
70-х годов — в ФРГ, Швеции, Италии, Великобритании.
По оценкам экспертов, сейчас в мире насчитывается 700—
800 ГПС, 21% из них установлены в США, 19% —
в Японии, 17% —в Великобритании.
Необходимо отметить, что до сих пор ни на междуна-
родном уровне, ни в одной из стран нет единого и обще-
принятого определения ГПС. Достаточно сказать, что в
выпущенном в 1986 г. специальном издании ООН, посвя-
щенном проблемам развития ГПС, приводится 17 их опре-
делений. Такая ситуация значительно затрудняет сравни-
тельный анализ развития, а во многих случаях делает
бессмысленным использование количественных показате-
лей внедрения таких систем. Например, по данным источ-
ников США, в этой стране установлено более 80 ГПС,
а по сведениям Госкомстата СССР только в 1987 г. в
Советском Союзе внедрено около 400 таких комплексов.
Относительно точно известно только, что наша страна
находится в первой шестерке стран по числу использова-
ния ГПС. Аналогичная ситуация сложилась и в терми-
нологии роботостроения. Требуется скоординированная
работа национальных и международных органов по упо-
рядочению подобных данных.
Проблемы создания ГПС не должны рассматриваться
в отрыве от общих концепций современного развития и
Технологические прорывы и экономика
511
совершенствования промышленности. Нужно четко осоз-
нать, что это — важное, но не единственное направление
в общем фронте работ по совершенствованию и комплекс-
ной автоматизации. Наиболее эффективная область при-
менения ГПС — мелкосерийное и серийное многономенк-
латурные производства, однако по мере совершенствова-
ния элементов систем они все более активно внедряются
в массовые и крупносерийные комплексы, например в
автомобильной промышленности. С другой стороны, на
одном из зарубежных предприятий, где выпускают уни-
кальные рентгеновские установки, благодаря внедрению
ГПС, работающей по наиболее прогрессивному методу
«точно в срок», за 3 года удалось на 46% уменьшить
уровень брака и на 40% —уменьшить расходы на обслу-
живание оборудования. Таким образом, исходя из анали-
за имеющейся информации можно сделать вывод о воз-
можном расширении целесообразной области использова-
ния ГПС.
Но возникает другая проблема. Наряду с отсутствием
единой терминологии нет также и общепринятых методик
оценки экономической эффективности ГПС. Сопоставле-
ния характеризуют их в сравнении с традиционным
производством по показателям, применяемым для оценки
именно таких технологий. Они далеко не в полной мере
отражают потенциальные преимущества гибких систем.
По данным исследовательского центра станкостроения
ГДР, при внедрении ГПС производительность труда по-
вышается на 30%, численность обслуживающего персона-
ла уменьшается на 40—60%, производственный цикл сок-
ращается на 50—60%, а площадь складских помещений —
на 20—40%. Коэффициент использования оборудования
удается поднять на 40—60%. По данным стран Восточной
Европы видно, что внедрение ГПС повышает производи-
тельность труда в 1,5—4 раза, доводит загрузку оборудо-
вания до 17—20 ч/сут. Срок выпуска новых изделий умень-
шается примерно на 40%, коэффициент сменности в сред-
нем возрастает до 2,4—2,6.
По данным французских специалистов, внедрение ГАП
позволяет сократить по сравнению с обычной технологи-
ей время на сборочных операциях на 50%, на контроль-
но-измерительных — на 80, на транспортировке деталей
и материалов в цехе — па 60, прямые затраты труда —
па 50, косвенные затраты (с учетом вспомогательных, об-
512
Поиски, проблемы, решения
служив ающих и других операций) — на 60%. Потребность
предприятия в инженерно-конструкторских работниках
уменьшается (за счет внедрения САПР) на 50—70%,
технологах — на 30, программистах — на 30—40, адми-
нистративных работниках — на 50—70%.
Основной тенденцией развития автоматизации произ-
водства и создания «завода будущего» является интегра-
ция всех автоматизированных систем. При этом возника-
ет единый комплекс, охватывающий все этапы создания
изделий — от проектирования до выпуска готовой продук-
ции. Основными компонентами такого комплекса являют-
ся САПР, системы планирования и управления загрузкой
производства, анализа подготовки управляющих программ,
а также собственно ГПС и контроль качества продукции.
Применение ГПС позволяет внедрить новую систему
организации — синхронизированное автоматизированное
производство, действующее по принципу «точно в срок».
При этом сырье, материалы, полуфабрикаты, комплекту-
ющие изделия подаются к месту обработки (сборки) точ-
но в назначенное время. Это обеспечивает значительный
экономический эффект. Для наиболее передовых японских
и американских производств характерны такие показате-
ли повышения эффективности: запасы готовой продукции
сокращаются на 25%, сырья — на 50, размеры незавер-
шенного производства — на 80, сроки поставок готовой
продукции — на 20, уменьшение брака — на 50—90, вре-
мя подготовки производства — на 75, сокращение его
цикла—на 90, сокращение времени переналадки на 97%.
На заводе одной из фирм, специализирующейся на вы-
пуске видеомагнитофонов, смена инструмента при перехо-
де на любую из 30 базовых моделей требует 3,5—4 с,
т. е. немного больше, чем такт линии, который равен 3,5 с.
Расходы на оплату труда сотрудников здесь уменьшают-
ся на 46%, используемые площади сокращаются на 50,
время непрерывной работы увеличивается до 90%. Срок
окупаемости ГПС последних образцов не превышает
3 лет.
В нашей стране перестройка ускорила протекание мно-
гих важнейших процессов, обеспечивающих интенсифика-
цию производства. Не просто заметно возросло количест-
во машинных центров, станков с ЧПУ, ГПС и т. д., по
и значительно улучшилось их качество. Мы, конечно,
ясно отдаем себе отчет, что ошибок и упущений еще
Технологические прорывы и экономика
513
много. Например, говоря о том, что продукция маши-
ностроения (включая автоматизированные системы), со-
ответствующая мировому уровню, увеличилась вдвое,
понимаем, что база для сравнений достаточно низкая. Зна-
ем, что большинство ГПС, установленных в стране в по-
следние годы, относятся к первому поколению, т. е. об-
ладают ограниченным числом автоматизированных функ-
ций. Хорошо известно также, что пе только количество
определяет эффективность, но и загрузка. К сожалению,
установленные ГПС используются у нас часто крайне
низко — на 10—15% их мощности. В целом по стране
коэффициент загрузки систем составляет около 40% при
преимущественной работе в одну смену. В США же ана-
логичный показатель превышает 52% при работе в две-
три смены. Как видим, работать есть над чем. Работать
целеустремленно, толково, экономично.
Отметим, что технологические сдвиги — не единовре-
менное явление, а крайне инерционные сложные процес-
сы, сопровождающиеся не только технологическими пе-
рестройками, но и экономическими, экологическими, со-
циальными последствиями. Так, например, автоматизация
производства, усиление его гибкости означает, помимо
всего прочего, перенесение нагрузки на информационную
составляющую современных технологий при снижении
доли традиционного оборудования. Таким образом, пред-
определены сдвиги в социально-экономической сфере. Из-
менение профессионально-квалификационного состава ра-
ботников требует своевременной, опережающей перест-
ройки системы образования и переквалификации кадров.
Рассматривая экономические проблемы внедрения
средств комплексной автоматизации, нужно особо под-
черкнуть, что это капиталоемкий путь пазвития. Созда-
ние ГПС требует инвестиций, на 250% превышающих
стоимость основного оборудования на современном пред-
приятии, но объективные потребности в ускорении обнов-
ления продукции, более полного удовлетворения индиви-
дуальных требований потребителя не оставляют альтерна-
тивы. Комплексная автоматизация становится фактором
выживания конкретного производства. Однако успех мо-
жет обеспечить только системное решение взаимосвязан-
ных проблем.
Одна из них — недопустимо низкий уровень надежно-
сти. В ходе многочисленных исследований установлены
17 К. В. Фролов
514
Поиски, проблемы, решения
такие параметры: если время до полной поломки универ-
сальных станков принять равным единице, то у станков
с ЧПУ оно не превышает 0,4—0,6, у гибких же модулей —
пока всего 0,3—0,4. Это своеобразная плата за сложность
и многоэлементность конструкций гибких производств.
Поэтому, если мы хотим, чтобы ГПС функционировали с
полной отдачей, время их работы до первой поломки
должно быть в 8—10 раз больше, чем у универсальных
станков. Надежность, безусловно, крайне важна, но од-
ной ею дело не ограничивается. В стране остро стоит
проблема инструментального обеспечения. Стойкость и
надежность инструмента производственников удовлетво-
рить не может. Есть трудности с программным обеспече-
нием, обслуживанием систем.
В робототехнике, в создании современного гибкого про-
изводства совершенно недопустима погоня за так называ-
емым валом. Конечно, приятно читать в отчетах, что вы-
пуск такой техники у нас непрерывно растет и мы едва
ли не выбиваемся в лидеры. Но не следует самих себя
успокаивать, тем более обманывать. Эта продукция повы-
шенным спросом не пользуется. При хозрасчете и само-
финансировании все меньше охотников покупать дорого-
стоящую, медленно работающую да к тому же ненадеж-
ную технику. Она не вписывается в программы модер-
низации действующих производств. Эти и многие другие
вопросы организации гибких производств нуждаются в
дальнейших исследованиях и в быстрейшем решении.
ЧЕЛОВЕК И МАШИНА
В условиях ГПС современный рабочий должен обладать
высочайшей культурой. Он становится не только испол-
нителем, но и в определенной степени командиром про-
изводства. К человеку обычно предъявляют жесткие тре-
бования, но недостаточно внимания уделяют его всесто-
ронней подготовке. Эти «ножницы» следует устранить.
В ближайшие годы предстоит сделать крупный шаг в ав-
томатизации с переходом к цехам и предприятиям-авто-
матам, системам автоматизированного управления и
проектирования. В возрастающих масштабах будет про-
водиться компьютеризация производства. Объем выпуска
вычислительной техники возрастет в 2—2,3 раза. Но все
эти меры дадут должный эффект только в том случае,
Технологические прорывы и экономика
515
если будет проведена подготовка и переподготовка рабо-
чих, инженеров, руководителей.
В автоматизированном производстве роль работника
повышается, так как расширяется круг его задач. Поэто-
му оптимальный комплекс, включающий в себя челове-
ка-оператора и автоматическую аппаратуру, можно соз-
дать лишь при условии наилучшего использования воз-
можностей и преимуществ обеих его составляющих — че-
ловека и машины.
На ранних этапах проектирования системы управления
учет эргономических факторов позволяет выбрать и обос-
новать наиболее рациональную степень автоматизации
процессов и тем самым в общих чертах распределить
функции между операторами и средствами автоматизации.
На последующих стадиях проектирования выбранные ре-
шения конкретизируются и уточняются на основании де-
тальной оценки информационных моделей, алгоритмов
реализации задач, а также анализа требований к квали-
фикации трудящихся. Сейчас особое значение придается
проблемам организации производства и роли человека в
реализации поставленных задач. В техническом задании
на систему управления этот раздел должен быть прора-
ботан очень подробно. В самом деле, необходимо указать,
в каких режимах будет действовать комплекс (наладоч-
ном, запуска, рабочем, планового останова), какие воз-
можны маршруты деталей, как они меняются при частич-
ном выходе из строя станков, устройств транспортирова-
ния изделий или инструмента, как предполагается конт-
ролировать качество и т. д. Немаловажно и то, что при
описании алгоритмов работы комплекса следует опреде-
лить функции и обязанности обслуживающего персонала
и состав информации, которую люди должны получить
для оперативного решения вопросов. Следует установить
требования к рабочим местам операторов, функцию и
структуру центрального пульта управления.
ГПС порождают множество новых экономических, со-
циальных, эргономических, экологических требований, ко-
торые надо научиться реализовывать. В современных ус-
ловиях кадры — не просто ресурс производства. Выпол-
нение напряженных программ, использование новейшей
техники все больше и больше зависят от творческого от-
ношения к труду людей, от того, насколько идентифици-
рует себя человек со своим производством, насколько его
17*
516
Поиски, проблемы, решения
насущные интересы совпадут с конечными целями пред-
приятия. Эти слитные процессы усиливают в производст-
ве роль человеческого фактора. В наше время особенно
актуальным становится требование: человек — не прида-
ток машины. Поэтому, когда на технические средства
возлагают чрезмерно много надежд и забывают о людях,
это чревато самыми серьезными последствиями. Чем слож-
нее задачи, которые предстоит решать, тем большие обя-
занности ложатся на человека, тем большими правами он
должен обладать, тем большую ответственность брать на
себя.
Новая техника, повторим, стоит государству недешево.
Она требует подчас ювелирного с собой обращения.
А эксплуатируется в целом ряде отраслей народного хо-
зяйства варварски. Один конструктор жаловался, что
можно предложить интереснейшие решения, но это потре-
бовало бы и высочайшей культуры эксплуатации. Прихо-
дится создавать технику, рассчитанную на так называе-
мого среднего человека.
Да, проблема такая есть, не снята она с повестки дня
и с внедрением хозрасчета и самофинансирования. Сегод-
ня мы вводим в гибкие системы все более тонкие средст-
ва управления, контроля. А это требует нового отноше-
ния к технике, нового типа человека, взаимодействующе-
го с нею. Таких людей в один год не подготовишь и не
воспитаешь.
Все это — проблемы глобальные, связанные с сущест-
венными затратами и усилиями. Но немало и других во-
просов, от которых зависит успешная эксплуатация вве-
денных в действие на предприятиях страны ГПС. Коллек-
тивный труд, общность интересов, стремление к творче-
ству и проявлению инициативы — вот основа для
развития заинтересованности в росте интенсификации и
техническом перевооружении автоматизированного произ-
водства. Недавно проведены социологические исследова-
ния на предприятиях, оснащенных гибкими системами,
в Ленинграде, Свердловске, Ульяновске и других горо-
дах. Получены довольно любопытные данные: 60—65%
рабочих повысили внимание к результатам своей деятель-
ности и товарищей по бригаде, у 50—55% рабочих возрос
интерес к решению заводских проблем, к совершенство-
ванию технологии.
Одна из характерных особенностей ГПС — сокращение
Технологические прорывы и экономика
517
обслуживающего персонала. Каждый на своем участке
будет не только исполнителем, но и распорядителем, уп-
равленцем. Например, оператор должен быть в любую
минуту готов к действию, обладать быстротой реакции
при принятии решений. Он несет ответственность за бес-
перебойную работу комплекса, незапланированные оста-
новы которого обходятся предприятию очень дорого. Ус-
ложняются задачи инженера. Он выполняет функции
проектировщика и программиста, осуществляет техниче-
ское обслуживание системы. При непрерывно меняющей-
ся продукции иным становится и труд конструкторов. Они
решают усложняющиеся, часто совершенно новые задачи
в кратчайшие сроки. Исследования показали, что в ус-
ловиях ГПС представления о труде в корне меняются. Он
пе только более престижный и творческий, но в то же
время и монотонный. Это вызвано чрезмерной дробностью
и упрощением трудового процесса, высоким нервным на-
пряжением, необходимостью решать логические задачи и
перерабатывать большой объем разнообразной информа-
ции.
Парадокс, но гибкая производственная система — до-
вольно жесткий механизм управления. По логике в нем
каждому отведено его раз и навсегда определенное рабо-
чее место. Но ведь кроме зарабатывания денег человеку
необходимы возможность реализовать свои способности,
признание его профессиональной компетентности, созна-
ние своей ответственности за производство и самостоя-
тельность в нем, причастность к делам бригады и коллек-
тива цеха, влияние на них, условия продвижения и т. д.
Строгий контроль, ущемление престижа, противоречия с
окружающими, принуждающий стиль руководства отнюдь
не стимулируют человека к хорошей работе. И руководи-
тели, специалисты обязаны учитывать эти высшие по-
требности.
В условиях хозрасчета и самофинансирования, коллек-
тивного подряда весьма перспективен путь подключения
работников к управленческим ситуациям. Для этого целе-
сообразно строить логические и математические модели
принятия групповых решений, нацеленных на активное
привлечение трудящихся к руководству производством и
на достижение оптимальных трудовых результатов.
Характерная черта деятельности коллектива ГПС —
непрерывное нарастание внутренних и внешних измене-
518
Поиски, проблемы, решения
пий. Быстро меняется конъюнктура, появляются новые
возможности в смежных производствах предприятия, ме-
няются требования потребителей. Одновременно гораздо
активнее становятся люди, повышаются их требования к
организации труда и быта. Каким же будет ответ систе-
мы управления на этот натиск изменений? Нововведения!
Они должны быть направлены не только на то, чтобы
смягчить внешнее воздействие, выполнить планы по всем
технико-экономическим показателям, но и на совершен-
ствование условий труда.
В теории все это доказательно и вполне приемлемо,
на практике же приходится встречаться с противодейст-
вием. Производственные подразделения, а ГПС отнюдь не
исключение, склонны сопротивляться изменениям. Но в
современных условиях хозяйствования это чревато серь-
езными последствиями. А значит, торможение надо прео-
долеть. Уклонение от нового связано как с косностью
старых методов управления, так и с психологическими
«рефлексами» людей: недоверием к новому, боязнью ос-
ложнений в собственной позиции, инертностью, возраст-
ными особенностями. Не секрет, что новые инструменты,
оборудование внедряются гораздо легче, чем прогрессив-
ные организационные формы, а последние легче, чем сме-
лые идеи. И это надо принимать во внимание: поэтапное
внедрение ослабляет сопротивление.
Средств для этого достаточно. Во-первых, научно обо-
снованное новшество всегда пойдет на пользу как госу-
дарству, так и коллективу, таким образом, и каждому ра-
ботающему в нем человеку. Во-вторых, следует повышать
гибкость действующих производственных структур, систе-
мы внутренних отношений. В-третьих, необходимо специ-
ально готовить кадры, перемещать их, менять руководи-
телей. А что поделаешь? Тот, что «застрял в прошлом
веке», всегда мешает движению вперед. Само время ста-
вит проблемы, оно же ее и решает. Сейчас необходимо
твердо усвоить: зона ответственности руководителей — не
только план, но и весь комплекс социальных проблем.
Гибкость современного производства, оснащенного
электроникой и автоматикой, будет непрерывно возра-
стать. Чтобы не допустить разрыва между уровнем тех-
ники и степенью подготовки обслуживающих ее людей,
нужно все учесть, все предусмотреть. Многие ученые,
специалисты, экономисты полагают, что необходимо раз-
Технологические прорывы и экономика
519
работать целевую комплексную программу совершенство-
вания использования кадров потенциала ГПС. Что же,
такая единая методология могла бы в значительной мере
поднять эффективность действующих и создаваемых гиб-
ких высокопроизводительных комплексов.
В условиях работы предприятий и организаций на
хозрасчете усиливается их заинтересованность в повыше-
нии эффективности и внедрении новых научных разрабо-
ток, возрастает требовательность к качеству научной про-
дукции. А это ставит на повестку дня проблемы готов-
ности кадров к восприятию эффективных технологий и
научно-технических достижений. Очевидно, в настоящее
время необходимо учить руководителей и специалистов
не только в плане освоения технических новшеств и тех-
нологий, но и умению прогнозировать развитие своего
предприятия. Поэтому .следует оказать отраслям помощь
в переподготовке кадров силами ученых академических
институтов и высшей школы.
По-нашему мнению, возможны эффективные пути ре-
шения проблемы. Во-первых, необходимо кардинальным
образом скорректировать программы отраслевых ИПК,
дополнив их спецкурсами с обязательным освоением ре-
комендуемых новых технологий и научно-технических до-
стижений. Эти лекции должны читать авторы новейших
разработок и сопровождать их последующими занятиями
и практикой в лабораториях или на опытном производ-
стве. Во-вторых, на переподготовку в ИПК специалисты
попадают один раз в 5—10 лет, а циклы обновления тех-
ники резко сокращаются. Значит, надо искать более со-
вершенные формы оперативной переподготовки, инфор-
мирования и обучения людей. И делать это без строитель-
ства новых учебных помещений или создания дополни-
тельных структурных образований.
Решить задачу можно путем более полного использо-
вания научно-лабораторного потенциала межотраслевых
научно-технических комплексов. На базе научных и кон-
структорских наработок МНТК, аудиторий входящих в
них вузов вполне можно организовать переподготовку и
обучение инженеров новым технологиям и научно-техни-
ческим достижениям в самых широких масштабах. Следо-
вало бы подумать, как наиболее рационально использо-
вать пустующие помещения вузов во время зимних и
летних каникул,
520
Поиски, проблемы, решения
Всю эту работу целесообразно организовать на под-
линно хозрасчетной основе, заинтересовать в ней высоко-
квалифицированных лекторов, руководителей научных ор-
ганизаций и вузов. Перед командированными от пред-
приятий на учебу должна быть поставлена совершенно
определенная задача: не только прослушать тот или иной
курс лекций, но и добиваться внедрения изученных нови-
нок в условиях своего производства. Возможно, для этого
придется создать временный творческий коллектив, при-
менить другие формы и методы работы. Одним словом,
конечная цель переподготовки кадров должна обеспечить
конкретный результат.
* ❖ ❖
Проблем технологических прорывов у нас, конечно же,
накопилось великое множество. Едва ли не на одном из
первых мест — электроника. Наше машиностроение мно-
гое теряет именно на электронике. Пора также на прак-
тическом уровне решать задачи внедрения безотходных и
безвредных для человека технологий. Но при всех обстоя-
тельствах следует четко определить приоритеты, главные
направления поиска и действовать согласованно, исполь-
зуя огромный потенциал академических и отраслевых ин-
ститутов, НИИ, СКВ и других подразделений и, безус-
ловно, заводов, предприятий и объединений.
МЕХАНИКА И РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ
МАШИНОСТРОЕНИЯ1
Успехи и достижения теоретической и прикладной ме-
ханики являются фундаментальной основой создания
принципиально новых машин, технологических процессов,
конструкционных материалов, роботов и гибких производ-
ственных систем, летательных аппаратов, надводных и
подводных судов, гигантских инженерных комплексов и
сооружений, Развитие механики и машиностроения слу-
жит базой научно-технического прогресса СССР, качест-
1 Успехи механики. 1988. Т. 11, вып. 1/2. С. 141-184,
Механика и решение проблем машиностроения
521
венно меняющего производительность и условия труда,
социальную атмосферу и экологию.
Принципиальное значение в решении современных
проблем машиностроения имеют такие разделы механики,
как механика роботов и манипуляторов, механика дефор-
мирования и разрушения, механика композитных сред,
механика контактных взаимодействий и износостойкость,
механика упругих систем в потоках жидкостей, механика
вибромашин и вибротехнологий, виброакустическая ме-
ханика машин, биомеханика систем человек—машина-
среда.
Проблемы современного машиностроения наряду с
этим требуют развития комплексных и новых специаль-
ных разделов общей механики, комбинированных методов
механики сплошных сред, численного моделирования ме-
ханических процессов и сложных систем с использовани-
ем фундаментальных закономерностей физики, математи-
ки, химии, биологии. Возрастающие по сложности задачи
механики и машиностроения решаются на базе примене-
ния ЭВМ новых поколений, банков знаний и данных, ав-
томатизированных систем проектирование—изготовле-
ние—управление.
МЕХАНИКА РОБОТОВ И МАНИПУЛЯТОРОВ
Механика роботов становится одним из наиболее важ-
ных направлений в современной механике. Исследования
по механике роботов составляют основу создания робото-
технических комплексов и гибких производственных си-
стем. Их функциональные характеристики, такие, как
точность, быстродействие, экономичность, надежность,
в значительной степени определяются механическими
свойствами роботов и способами управления. Точность
выполнения операций во многом зависит от упругих
свойств конструкции роботов, типов приводов, усилий
трения, динамических процессов. Исследования динамики
роботов с учетом указанных конструкторско-технологиче-
ских факторов особенно актуальны в связи с созданием
прецизионных роботов, обладающих повышенной точно-
стью и быстродействием, малой металлоемкостью.
В исследовательских и конструкторских организациях
и на предприятиях ряда отраслей выполнен большой цикл
работ по исследованию, моделированию и управлению
522
Поиски, проблемы, решения
движением роботов с упругими элементами. Разработана
эффективная общая методика анализа и расчета механи-
ческих систем с упругими элементами, базирующаяся на
асимптотических методах разделения и синтеза движений.
Создан комплекс программ моделирования динамики и
оценки динамической точности манипуляторов с упруги-
ми узлами и звеньями. Разработана методика и проведе-
ны экспериментальные исследования упругих свойств
промышленных роботов. Исследовано воздействие внеш-
них вибраций на динамику и точность роботов. Предло-
жены способы использования рекуперации энергии, резо-
нансных приводов и гашения упругих колебаний, даны
рекомендации по повышению точности промышленных
роботов.
На основе методов теории оптимального управления
для роботов с электромеханическим приводом и различ-
ными кинематическими схемами построены законы уп-
равления, оптимальные по быстродействию и по энерго-
затратам. Оптимальные способы управления прошли экс-
периментальную проверку и позволяют существенно со-
кратить время выполнения рабочих операций роботов.
Реализация оптимальных режимов на серийных образцах
промышленных роботов на базе микропроцессорной тех-
ники дает возможность повысить их производительность
и экономичность.
Разработаны измерители механических величин, обес-
печивающие измерение и контроль процессов движения
робота, а также взаимодействие машин в составе гибких
производственных модулей. Предложены принципы по-
строения контрольно-измерительных роботов, созданы
контрольно-измерительные робототехнические системы на
основе серийно выпускаемых промышленных роботов, из-
мерительной техники механических величин и микро-
ЭВМ.
Результаты исследований реализованы при создании
опытных образцов и серий робототехнических комплек-
сов — роботов-манипуляторов для технологических про-
цессов механической обработки, сварочных и сборочных
роботов, роторно-конвейерных систем, контрольно-измери-
тельных роботов.
Применительно к механике роботов интенсификация
развития работ идет по следующим направлениям:
— исследование областей применения робототехниче-
Механика и решение проблем машиностроения
523
ских систем для выполнения комплексов технических
операций;
— повышение надежности и эффективности промыш-
ленных роботов, имея в виду точность, быстродействие,
снижение энергопотребления и материалоемкости;
— разработка новых систем управления, эффективного
программного обеспечения и очувствление роботов;
— расширение и углубление исследований по механи-
ке и управлению шагающими машинами.
Большинство современных промышленных роботов
(ПР) не имеет устройств, позволяющих воспринимать
информацию о внешней среде, в том числе объектах ма-
нипулирования, и действует по неизменяемой в процессе
работы (жесткой) программе. Поэтому внешняя среда в
подобных случаях должна быть организована настолько
хорошо и «жестко», насколько это необходимо для ПР,
т. е. объекты манипулирования должны быть вовремя,
с заданной ориентацией и достаточно точно поданы на
загрузочную позицию, а действия ПР и обслуживаемого
им оборудования жестко синхронизированы. Все это тре-
бует создания дополнительной специальной оснастки и,
как следствие, приводит к существенному увеличению
сроков переналадки производства на новый вид продук-
ции, т. е. снижает его гибкость.
Исключение специальной оснастки возможно при ис-
пользовании ПР, оснащенных специальными системами
для восприятия информации о свойствах и состоянии
внешней среды и характеристиках объектов и использу-
ющих эту информацию в процессе реализации заданной
программы действий. Адаптивные, очувствленные, интег-
ральные, интеллектуальные роботы этого класса облада-
ют двумя обязательными признаками:
— управлением исполнительными механизмами на ос-
нове сигналов от развитой системы датчиков как внутрен-
ней, так и внешней информации;
— возможностью автоматически перестраивать (ме-
нять) управляющие программы на основе воспринимаемой
и обрабатываемой информации.
Обработка информации производится встроенными в
эти системы ЭВМ по специальным алгоритмам. При этом
сложность алгоритмов определяется как решаемой техни-
ческой задачей, так и видом и «богатством» доставляемой
датчиками информации. В одних случаях алгоритмы обес-
524
Поиски, проблемы, решения
печивают обработку и логический анализ небольшого ко-
личества простейших сигналов типа «да-нет» и выработку
на этой основе управляющих команд для робота оборудо-
вания. В других — обеспечивают анализ огромного коли-
чества сигналов различных уровней (например, от систе-
мы технического зрения), отсев малоинформативных, ана-
лиз и коррекцию математических моделей исполнитель-
ных механизмов робота и выдачу управляющих сигналов
роботу с учетом результатов многочисленных расчетов и
преобразований информации.
Таким образом, перспективы развития робототехники
в значительной степени связаны с систематической раз-
работкой проблем адаптации, позволяющей уже сейчас
иметь в виду практическое использование роботов для
работы в условиях не заранее заданной, а естественно
складывающейся ситуации. Их решение в полном объ-
еме — конечно, дело будущего, однако каждый шаг на
этом пути обещает получение фундаментальных резуль-
татов, имеющих самостоятельное значение, для всех без
исключения разделов робототехники. При этом вопросы
механики и управления оказываются центральными в
силу того, что применительно к роботам первостепенное
значение имеют вопросы, связанные с чисто механически-
ми двигательными функциями, и вся организация инфор-
мационных потоков, методов и средств переработки таких
потоков при создании роботов направляется на рацио-
нальное построение этих функций. Учитывая это, скла-
дывается взгляд на будущее практическое использование
роботов и строятся современные программы исследований
и разработок в этой области.
Оснащение роботов средствами очувствления предъяв-
ляет новые требования к системам привода (в частности,
увеличение его энергоемкости, снижение габаритов и ши-
рокий переход на электропривод) и системам управления
(в части обеспечения возможности приема и обработки
сенсорной информации), а также механике исполнитель-
ных механизмов (в части увеличения их точности).
Значительные перспективы по снижению энергозатрат
в роботах связаны с применением в приводе резонансных
принципов рекуперации.
Для роботов повышенной точности, осуществляющих,
например, сборочные операции, исключительную важность
имеют результаты по исследованию замкнутых механиз-
Механика и решение проблем машиностроения
525
нов, а также такой их разновидности, как механизмы с
параллельной топологией. Методы анализа и синтеза
таких систем служат основой для начатых промышлен-
ными организациями разработок как собственно робото-
технических устройств, так и специальных стендов для
аттестации роботов.
Значительные работы выполнены в интересах тради-
ционных средств робототехники. Эти исследования преж-
де всего связаны с разработкой методов и вычислитель-
ных алгоритмов оптимизации программных режимов дви-
жения роботов, теории и методов расчета динамики
манипуляторов с учетом упругих свойств элементов кон-
струкции, а также теории и методов расчета быстродей-
ствующих цикловых роботов с рекуперацией энергии. На
основе этой группы работ предложены и реализованы оп-
тимальные по быстродействию режимы выполнения рабо-
чих операций для выпускаемых промышленностью робо-
тов, а также созданы образцы новых цикловых роботов,
отличающиеся повышенным быстродействием и снижен-
ными энергозатратами. Часть из полученных здесь ре-
зультатов может быть использована также и в интересах
адаптивной робототехники.
Для решения этих проблем важное значение имеют
разработанные в последнее время методы и средства конт-
роля, испытаний, диагностики и аттестации робототехни-
ческих устройств. Современные методы проектирования
роботов, их механизмов, устройств и систем требуют соз-
дания САПР для робототехнических систем. В связи с
появлением серийно выпускаемых отечественной промыш-
ленностью графических терминалов начаты интенсивные
работы в этой области. Первые результаты связаны с соз-
данием САПР гидропривода роботов, САПР манипуляци-
онных систем, а также САПР, позволяющей исследовать
взаимодействие роботов с различными видами обрабаты-
вающего и сборочного оборудования.
Идеи и методы робототехники, а также многие полу-
ченные при ее развитии результаты находят применение
при разработке специальных транспортных систем повы-
шенной проходимости (колесных, гусеничных и шагаю-
щих) для передвижения по пересеченной местности.
В последнее время в этой области получены значитель-
ные результаты, позволяющие методами моделирования и
макетирования решить задачи управления движением та-
526
Поиски, проблемы, решения
ких "систем как в режиме супервизорного управления че-
ловеком-оператором, так и в автономном режиме. Разра-
ботаны бортовые варианты систем управления шагающих
машин, а также методы повышения энергетической эф-
фективности шагающих движителей.
Эти результаты позволили приступить к решению за-
дач создания полномасштабных натурных шагающих
транспортных средств повышенной проходимости. При
этом имеется в виду обеспечение перемещения транспорт-
ного средства со значительными скоростями по пересечен-
ной местности в условиях решения конкретных народно-
хозяйственных задач.
МЕХАНИКА ДЕФОРМИРОВАНИЯ
И РАЗРУШЕНИЯ
Область механики деформируемого твердого тела по-
лучает все большее приложение к решению многих проб-
лем машиностроения — обеспечению прочности, долговеч-
ности, жесткости, ресурса, живучести, снижению материа-
лоемкости несущих узлов машин. В ведущих академиче-
ских и отраслевых институтах, а также в' университетах
и технических вузах страны за последние годы получены
новые значительные результаты в теории упругости, пла-
стичности, ползучести, усталости, по динамическим, сме-
шанным, неклассическим задачам и задачам для изотроп-
ных и анизотропных, кусочно-однородных и неоднородных
тел. Широко изучались различные обобщенные модели
упругости среды (учет температурных и моментных на-
пряжений, электромагнитных, диффузионных и других
полей). Созданы новые и существенно расширены клас-
сические методы теоретических и экспериментальных ис-
следований (методы разложения по характерным парамет-
рам, потенциала, интегральных уравнений и интегральных
преобразований, однородных решений и суперпозиций,
поляризационно-оптический, интерференционно-гологра-
фический и др.). Решены многие задачи термоупругости
и термопластичности, линейной и нелинейной механики
разрушения. Значительно расширено алгоритмическое и
программное обеспечение численных реализаций решений
на ЭВМ важных прикладных задач.
Исследуются и внедряются в технологию явления
электропластичности, памяти формы и сверхпластичности.
Механика и решение проблем машиностроения
ЪП
Важнейшим направлением исследований в области проч-
ности стал анализ процессов разрушения материалов, эле-
ментов конструкций и сооружений в экстремальных усло-
виях нагружения с учетом исходных и развивающихся
трещин. Такие условия характеризуются очень высокими
(и низкими) температурами, высокими длительно дейст-
вующими постоянными, повторно-переменными и импульс-
ными нагрузками, не установившимися во времени си-
ловыми и тепловыми воздействиями, резкими теплосмена-
ми, коррозионными воздействиями газообразной и жидкой
сред, радиационными и другими облучениями. По сравне-
нию с обычными эти условия существенно отражаются на
таких параметрах, влияющих на показатели прочности,
как размеры и концентраторы напряжений (включая тре-
щины), вид напряженного состояния детали, начальная
напряженность (в том числе обусловленная технологией
изготовления), температурные напряжения.
Создание элементов конструкций, предназначенных для
эксплуатации в указанных экстремальных условиях, при
обеспечении надежности в течение заданного ресурса
времени невозможно без надлежащего научного обоснова-
ния выбора материала, обладающего необходимыми меха-
ническими свойствами и обеспечивающего нормальную
работу машин в соответствующих условиях эксплуатации,
а также без обоснования оптимальных конструктивных
форм и размеров элементов конструкций.
Проверка построенных научных теорий, в свою оче-
редь, потребовала разработки новых методик исследова-
ния материала в экстремальных условиях, создания мно-
гочисленных (часто уникальных) испытательных устано-
вок и приборов, в том числе установок, снабженных
автоматическими устройствами и управляющими вычис-
лительными машинами.
Изучены прикладные аспекты прочности материалов
и элементов конструкций в условиях, максимально при-
ближающихся к эксплуатационным. Эти исследования
выполнены применительно к работе высоконапряженных
элементов объектов новой техники (энергомашинострое-
ние, транспортные установки, химические аппараты),
отличающихся экстремальностью условий эксплуатации
несущих элементов, прочностью и надежностью которых
практически определяется работоспособность и надеж-
ность установок в целом.
528
Поиски, проблемы, решения
Характерной чертой исследований по механике разру-
шения явилась ее прикладная направленность. Была соз-
дана серия методических указаний и стандартов для оп-
ределения характеристик трещиностойкости при статиче-
ских, циклических и ударных нагружениях. Наибольшее
значение приобрела правильная оценка предельных со-
стояний по критериям вязкого, хрупкого, малоциклового
усталостного разрушения на стадиях образований и раз-
вития трещин. Силовые энергетические и деформационные
критерии вязкого, квазихрупкого и хрупкого разрушения
стали основными для расчетов на прочность и ресурс
высоконагруженных несущих элементов машин и конст-
рукций (энергетические установки, летательные аппара-
ты, химические реакторы, технологические установки).
Современный уровень и дальнейшее развитие машино-
строения, авиа-, ракето-, судостроения, строительства во
многом определяются возможностью применения новых
материалов и конструкций с требуемыми высокими проч-
ностными, жесткостными или другими свойствами при ми-
нимальном весе, объеме или стоимости. Широкие возмож-
ности в этой области дает использование тонкостенных
конструкций с оптимальной геометрией (наличием под-
креплений, полостей), изготовленных из композиционных
материалов. Причем, как правило, по конструкционным,
технологическим или иным весовым требованиям такого
рода объекты имеют периодическую структуру. Сущест-
венная неоднородность рассматриваемых конструкций
препятствует изучению их с помощью прямого примене-
ния численных методов. В связи с этим был разработан
асимптотический метод осреднения процессов в периоди-
ческих средах, позволивший произвести переход от про-
странственных задач термоупругости и теплопроводности
к осредненной модели оболочки (пластины), эффективные
упругие и теплофизические характеристики которой опре-
деляются путем решения локальных задач на ячейке пе-
риодичности.
Важнейшими в механике твердого деформированного
тела являются проблемы оптимизации и стохастического
анализа для повышения качества и надежности конструк-
ций, машин и крупногабаритных сооружений.
Как отмечалось, механика деформируемых твердых
тел является основой обеспечения прочности и ресурса
при одновременном снижении энерго- и материалоемкости
Механика и решение проблем машинбСтроения
529
Рис. 1. Схема решения задач надежности и ресурса на базе фунда-
ментальных и прикладных наук
машин и оборудования. Это делает необходимыми разра-
ботку, согласование и применение унифицированных под-
ходов к определению основных служебных характеристик
конструкционных материалов, методам расчета прочности
и ресурса на стадии проектирования, к испытанию, довод-
ке, оценке состояния машин и оборудования в процессе
530
Поиски, проблемы, решения
эксплуатации для формирования их режимов и продле-
ния срока службы.
Решение проблем прочности и ресурса наиболее ответ-
ственных и нагруженных машин и конструкций осуществ-
ляется на различных стадиях: конструирования, изго-
товления, доводки и эксплуатации.
Достижения в области фундаментальных и приклад-
ных разделов механики деформируемых сред, эксперимен-
тальной механики, металлофизики, технологии, механики
композитов становятся фундаментом для решения ряда
актуальных проблем механики машин и процессов (рис. 1).
Среди них расчетно-проектировочные работы по оценке
напряженно-деформированных и предельных состояний;
модельные и натурные исследования в различных средах
(при высоких и криогенных температурах, в магнитных
полях, при радиации); определение остаточного ресурса
индивидуальных машин (текущий контроль истории на-
гружения, осуществляемый бортовыми системами ЭВМ,
анализ состояния); разработка критериальных подходов
к ресурсу с учетом реальных условий эксплуатации. Важ-
ное место займет создание и применение методов упроч-
нения и обработки материалов типа магнитно-импульсной,
взрывной, ультразвуковой, электрофизической, лазерной,
плазменно-пушечной, плакирование, армирование и т. д.
На стадии конструирования (рис. 2) одним из основных
элементов является обоснование расчетного запаса проч-
ности, устанавливающего исходный ресурс.
Объем работ по обоснованию прочности и ресурса до-
стигает 15—25% от общего объема работ по конструи-
рованию. Затем рассматривается задача оптимизации кон-
структорско-технологических решений. На стадии изго-
товления машин и конструкций большое внимание уделя-
ется входному и периодическому контролю механических
свойств основных материалов, биметаллов и сварных со-
единений и обеспечению их соответствия требованиям тех-
нических условий, т. е. технология изготовления должна
удовлетворять требованиям прочности. На этой же стадии
осуществляется контроль фактической дефектности несу-
щих элементов для получения исходной информации, ис-
пользуемой при назначении ресурса, объема и периодич-
ности дефектоскопии в процессе работы.
При вводе машин и конструкций в эксплуатацию все
большее значение приобретает контроль за их состояли-
Механика и решение проблем машиностроения
531
Натураль-
ная теноо-
мгтрия
ЦОЯ,
контроль
ресурса
а надето-
ности
Дефекто-
скопия
_____и.—..
Диагности-
ка
состояния
Рис. 2. Этапы обоснования и обеспечения надежности при создании
и эксплуатации машин
ем с определением эксплуатационных повреждений и оста-
точного ресурса, строгого соблюдения условий эксплуа-
тации.
С целью обеспечения прочности и ресурса машин вы-
полнены широкие исследования, связанные с определе-
нием критериев предельных состояний и изучением меха-
ники нагружения типовых элементов машин. Были прове-
дены всесторонние исследования напряженных состояний
и прочности тяжелонагруженных конструкций и их эле-
ментов при статических, динамических и тепловых нагруз-
ках. Развернуты исследования прочности несущих деталей
машин и элементов конструкций, изготовленных из новых
композиционных материалов. Разработаны эксперимен-
тальные методы и средства исследований деформаций и
532
Поиски, проблемы, решения
напряжений при переменных и повышенных температу-
рах. Особое значение имеют расчеты на много- и малоцик-
ловую усталость элементов машин и конструкций (в том
числе расчет в вероятностной постановке), трещиностой-
кость материалов и конструктивных элементов (на базе ли-
нейной и нелинейной механики разрушения при одно-
кратном и циклическом нагружении), а также совре-
менные экспериментальные методы исследования дефор-
маций (методы хрупких и оптически чувствительных
покрытий, делительных сеток, реплик и муара, голографии
и тензометрии).
На базе современных достижений механики деформи-
руемых сред ресурс 7?, надежность Р и материалоемкость
G оказываются рассчитываемыми функциями таких пара-
метров, как
{/?, Р, G}=F[o6, о0,2, одл, а-1, гр, t, N, т, сса, Zo, Къ
(1)
где а6, Со,2, Одл, о-i — пределы прочности текучести, дли-
тельной прочности, выносливости соответственно; гр —
пластичность; t — температура; N — число циклов; т —
время эксплуатационного нагружения; сха — теоретический
коэффициент концентрации; 10 — размер начальных дефек-
тов; о?г — номинальные напряжения; h — интенсивность
износа; ^- — параметр механики разрушения; Я — твер-
дость; т — характеристика упрочнения материала.
Применяя современные методы конструирования и но-
вейшую технологию, удается изменить указанные харак-
теристики в пределах порядков, изменяя R и G на десятки
процентов, а Р — на порядки.
Многопараметричность уравнения (1) и широкий диа-
пазон изменения Р не позволяют пока осуществлять расче-
ты надежности с количественной оценкой вероятности раз-
рушения (в том числе высоконагруженных ответственных
машин на уровнях 10“4-М0“6). Методы расчета Р в связи
с этим становятся сравнительными, позволяя сопоставлять
принимаемые инженерные решения. Основными расчет-
ными факторами остаются ресурс R и предельная несущая
способность Q. Величины R и Q определяются в соответст-
вии со сложившимися подходами по номинальным напря-
жениям On, эффектам концентрации и характеристика-
ми а6, Со,2, Одл, О-i с введением необходимых запасов проч-
ности па. Однако в этих расчетах в явном виде не отража-
Механика и решение проблем машиностроения
533
Рис. 3. Схема образова-
ния предельных состоя-
ний и оценки живучести
машин по числу циклов
и времени нагружения
ется живучесть машин с исходными или возникшими при
эксплуатации трещинами.
Современные достижения в области нелинейной и ли-
нейной механики разрушения используются для построе-
ния диаграмм разрушения при статическом, динамическом,
длительном, статическом и циклическом нагружениях.
Эти диаграммы связывают скорости развития трещин по
нагрузкам (dljdQ), числам циклов (dZ/d2V), времени (dlfdx)
через коэффициенты интенсивности напряжений Кт, коэф-
фициенты интенсивности деформаций К1е с учетом уров-
ней номинальных напряжений ап, фундаментальных
свойств материалов (гр, ттг, от — предел текучести, темпера -
тура t, неоднородности напряженных состояний а0):
' {dlldQ.dlldN. dl/dx}=
от, ф, t, m, (z0, KT, KIe). (2)
Интегрирование уравнения (2) по истории эксплуата-
ционного нагружения дает возможность построить кинети-
ческие кривые роста трещины I от начального 10 до крити-
ческого 1К значения, соответствующего разрушению. Само
значение 1К по критериям нелинейной механики разруше-
ния снижается при увеличении N и т за счет развития по-
вреждений в материале. Введение запасов по размеру тре-
щин Пг[1]==1к/п1 позволяет определить допустимый в экс-
плуатации дефект [Z] и по нему — допускаемую долговеч-
ность [/V] и [тт] на стадии развития трещины. При этом
по уравнениям линейной механики разрушения nz~n62.
Величины [NT] и [тт] сопоставимы с ресурсом по стадии
образования трещин [2V0], [т0]. Это позволяет существенно
534
Поиски, проблемы, решения
сокращать материалоемкость эксплуатируемых серийных
машин, сделав ее расчетным параметром конструирования.
Существенное значение в механике машин и процессов
имеют разработки комплексных методов испытаний мате-
риалов, машин и конструкций на прочность, износостой-
кость, долговечность и живучесть, вибробезопасность, ре-
монтопригодность, экологичность, технологичность и эко-
номичность с применением электромеханических электро-
магнитных, электрогидравлических испытательных машин
и стендов с управлением от ЭВМ (рис. 3).
В связи с необходимостью обеспечения надежности и
ресурса безопасной эксплуатации резко возрастает роль
технической диагностики машин, конструкций, параметров
технологических и рабочих процессов. Для современных
высоконагруженных машин стоимость диагностических
средств достигает 10—15% от стоимости самих машин.
В число методов диагностики включаются:
— многочисленные (до 100-4-1000) измерения вибра-
ций, пульсаций давления и температур электромеханиче-
скими датчиками с электронными преобразователями;
— системы многоточечной натурной тензометрии при
высоких и сверхнизких температурах в потоках теплоноси-
телей, радиации в магнитных полях;
— системы дефектоскопии, основанные на ультразвуко-
вых, магнитных, электрических, радиационных, акустиче-
ских принципах;
— многокритериальные системы с ЭВМ для анализа
параметров акустической эмиссии;
— голографические системы непрерывйого и импульс-
ного воздействия.
МЕХАНИКА КОМПОЗИТНЫХ СРЕД
И КОНСТРУКЦИЙ
Элементы роботов, автомобилей, баллоны высокого дав-
ления, подшипники, корпуса химических реакторов, лета-
тельные аппараты, корпуса подводных технических средств
и суперглубоководных аппаратов для изучения и освоения
глубин и дна Мирового океана, корпуса и детали двигате-
лей внутреннего сгорания, крупногабаритные сосуды для
хранения и транспортировки жидких и газообразных про-
дуктов — вот далеко не полный перечень изделий машино-
строения, где за счет применения конструкционных комио-
Механика и решение проблем машиностроения
535
зитных материалов (на полимерной, углеродной, металли-
ческой и керамической основе) ожидается получение ка-
чественно нового уровня технико-экономических показа-
телей.
Недооценка конструкторами особенностей механики
композитных сред (природы создания конструкций, опас-
ности появления и предотвращения технологических де-
фектов) привела к тому, что многие надежды на компози-
ты оказались до сих пор не реализованы. Это связано с тем,
что при применении композитов с созданием конструкции
совмещается не только процесс управления схемой арми-
рования, но одновременно происходят формирование моле-
кулярной и надмолекулярной структур матрицы и ее адге-
зионной связи с наполнителем, агрегатные переходы, со-
провождающиеся изменением термовязкоупругих и пре-
дельных характеристик в очень широких диапазонах. При
этом формируются поля технологических напряжений и
деформаций, соизмеримые с их предельными значениями.
Знание закономерностей этих явлений открывает и спосо-
бы управления ими, обеспечивающие бездефектную микро-
структуру композитов в изделиях и необходимую надеж-
ность последних.
Таким образом, особенности формирования свойств ком-
позитного материала в составе конструкции зависят не
только от качества исходных компонентов, но и от кон-
структивных факторов, определяющих распределение ре-
акционно-способной массы полимерной или отверждаю-
щейся металлической матрицы, природы и кинетических
особенностей протекающих реакций, организации тепло-
вого потока при разогреве или охлаждении заготовок
и т. д.
Основные соотношения технологической механики ком-
позитов должны в общем случае включать связанную си-
стему уравнений:
— кинетики структурных и агрегатных превращений
отверждающихся систем с учетом фронтального характера
конверсии;
— теплопроводности с учетом экзотермического эффек-
та протекающих реакций и зависимости теплофизических
свойств матрицы от глубины структурных превращений;
— движения (равновесия);
— геометрии (деформаций);
— состояния для неоднородной нетермостабильной, тер-
536
Поиски, проблемы, решения
мовязкоупругой среды на характерных этапах ее структур-
ных и агрегатных превращений;
— начальных и граничных условий.
Тогда по аналогии с (1)
{7?, Р, G} = F {х, хк, Эь Qv, Ср, р, X, Т«, е, П, Q (т)}, (3)
где х — скорость структурных превращений на А-м техно-
логическом этапе; xk — термодинамическая вероятность
состояния матрицы на этом этапе; Эк— внутренняя энер-
гия системы; Qv — удельная теплота перехода из /с-го в
(к—1)-е состояние; Ср, р, X — удельная теплоемкость, плот-
ность и коэффициент теплопроводности для состояния X;
Т0) s — тензоры напряжений и деформаций; П — функции
ползучести; Q (т) — история эксплуатационного нагруже-
ния.
Располагая решениями для оценки технологических
напряжений и деформаций в ходе формирования конструк-
ции и надежными данными о динамике изменения пре-
дельных характеристик, можно анализировать условия
образования и предотвращения дефектов в макрострукту-
ре композитных конструкций.
Однако несмотря на значительное углубление фунда-
ментальных знаний в области механики композитных ма-
териалов и решение (3) широкого круга прикладных задач,
требуется существенное увеличение объема теоретических
и экспериментальных исследований, доведенных до разра-
ботки нормативных методик и пакетов прикладных про-
грамм: расчет технологических и эксплуатационных напря-
жений и деформаций, оптимизация технологических и кон-
структивных параметров, обоснование допустимых дефек-
тов в типовых конструкциях из композитов при различных
видах статического и динамического нагружения с учетом
физических полей различной природы.
Для решения проблемы эффективного внедрения ком-
позитных материалов в машиностроение и преодоления
отставания в этой области необходимо отказываться от
традиционного разделения функций проектирования, раз-
работки методов конструирования и расчета конструкций
из композитов, технологии создания и переработки компо-
зитных материалов.
Механика и решение проблем машиностроения
537
МЕХАНИКА КОНТАКТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ
ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МАШИН
Решение фундаментальных и прикладных трибологи-
ческих проблем в машиностроении позволяет качественно
повысить технический уровень, ресурс, надежность, точ-
ность новых поколений машин и оборудования, снизить
металлоемкость, сократить численность рабочих, занятых
ремонтом. Принципиальное значение имеют трибологиче-
ские разработки для развития авиационной и космической
техники, атомной энергетики, освоения океана, глубоких
недр земли, сельскохозяйственной техники, для автомати-
зации технологии.
Задачи механики в области трибологии направлены на
снижение энергетических потерь на трение, габаритно-мас-
совых характеристик узлов трения машин новых поколе-
ний.
Математическое моделирование и законы поверхност-
ного разрушения твердых тел при трении в общем случае
должны учитывать физические, химические, механические
явления, контактную ситуацию, изменение геометричес-
ких характеристик твердых тел во времени, кинематику
движения, структуру и состав поверхностных и приповерх-
ностных слоев, образование химических поверхностных со-
единений, состояние смазочного слоя. Получение уравне-
ний, характеризующих в общем случае процесс поверх-
ностного разрушения при трении, должно базироваться на
синтезе эксперимента и математических моделей, учиты-
вающих физико-химические процессы, механику сплош-
ных сред, термодинамику и материаловедческий аспект
проблемы.
Разрабатываемые инженерные методы расчета поверх-
ностного разрушения твердых тел при трении основывают-
ся на уравнениях эластогидродинамической и гидродина-
мической теории смазки, химической кинетики, контактной
задачи теории упругости, кинетической теории прочности,
учитывают тепловую динамику трения и износа, адсорбци-
онные и диффузионные процессы. С этой целью проводится
анализ п обобщение экспериментальных результатов по
исследованию критериальных уравнений с широкой физи-
ческой информативностью структурных компонентов, по-
538
Поиски, проблемы, решения
лезных для решения широкого класса практических задач
и необходимых для определения направлений постановки
последующих научно-исследовательских работ. Исследова-
ния в данной области углубляются и расширяются по мере
развития знаний о физико-химических процессах, проте-
кающих при трении, получения количественных характе-
ристик и развития математических методов, обобщающих
опытные наблюдения. Это относится к области экспери-
ментально-теоретических исследований теплофизики быст-
ропротекающих процессов трения — в диапазоне измене-
ния скоростей от десятков до нескольких тысяч метров
в секунду, при значительных ускорениях поступательного
движения тел с продолжительностью процесса трения от
сотых долей секунды до нескольких секунд. При этом не-
обходимо учитывать вязкопластическое и упругопласти-
ческое деформирование приповерхностных слоев материа-
лов, нестационарность контакта шероховатых тел, глубину
слоев, вовлеченных в деформирование, нестационарность
распределения тепловых потоков, значительное изменение
теплофизических свойств трущихся тел, тепломассопере-
нос в процессе трения. Задачи механики должны быть свя-
заны с прогнозированием макроизменений (коробления
тел) вследствие износа и температурных деформаций.
Исследования в области механики контактных взаимо-
действий, химических и диссипативных процессов в по-
верхностных и приповерхностных слоях трущихся мате-
риалов являются основой при выборе оптимальных упроч-
няющих технологий и нанесения износостойких антифрик-
ционных покрытий, в том числе при использовании
современных физических методов — вакуумных, ионно-
плазменных лазерных, детонационных, электронно-луче-
вых и др.
За основную расчетную характеристику процесса из-
нашивания принята интенсивность линейного изнашивания
/л, определяемая одним из следующих безразмерных соот-
ношений:
т __ dh _ _ ^dG „ л dV (л\
lh~ dLT ~ PTdLT ~ pTdLT
где h, V, G — величины линейного, объемного и массового
износа соответственно; LT — путь трения; Рт — номиналь-
ная площадь трения; xa—FTlAa — удельная номиналы
Механика и решение проблем машиностроения
539
ная сила трения; Аа — номинальная площадь контакта;
FT — сила трения; W=LtFt — работа силы трения; рг —
плотность истираемого материала; 2i=4a/4r. По существу,
к=7^вз (коэффициент взаимного перекрытия).
В некоторых случаях целесообразно использовать для
расчета объемную /у, массовую IG или энергетическую
Iw интенсивности изнашивания:
Iv=dV/dLT, IG=dGldL^, Iw=dV/dW, (5)
связь которых с линейной интенсивностью изнашивания
следует из соотношений (4). Кроме того, используют ха-
рактеристику, называемую скоростью изнашивания
^h^dh/dtG^ которая связана с интенсивностью соотноше-
нием Ih=4hlv, где р и £ск — соответственно скорость и вре-
мя скольжения. Величина, обратная интенсивности или
скорости изнашивания, называется износостойкостью.
Практика инженерного применения разработанных ме-
тодов показывает, что аналитические закономерности поз-
воляют при проектировании машин эффективно оценить
возможные процессы изнашивания. Эти методы требуют
дальнейшего развития как в теоретическом плане, так и
в части накопления необходимого справочно-нормативно-
го материала по механическим и усталостным свойствам
поверхностей трения, по параметрам их микрогеометрии.
Важнейшим условием дальнейшего совершенствования рас-
четов на изнашивание является также создание специали-
зированного комплекса испытательно-измерительной ап-
паратуры для определения используемых в расчете пара-
метров с применением ЭВМ. Характеристики износа в
значительной степени зависят от применяемых смазок.
Магнитные жидкости — новый перспективный класс синте-
тических материалов, являющихся устойчивыми коллои-
дами супердисперсных магнитных материалов в нейтраль-
ных жидкостях-носителях. Возможность управления
магнитным полем, физическими и трибологическими свой-
ствами открывает широкие перспективы их практического
применения в различных отраслях промышленности и на-
родного хозяйства. Создан целый ряд таких жидкостей на
водной, углеводородной основах и кремнийорганических
жидкостях.
На основе использования эффектов плавания намагни-
ченных тел в магнитной жидкости (МЖ) и выталкивания
немагнитных тел в МЖ под воздействием неоднородного
540
Поиски, проблемы, решения
магнитного поля разработан ряд конструкций магнитожид-
костных подшипников. Такие подшипники практически
бесшумны, работоспособны в широком диапазоне скорос-
тей, коэффициент трения не зависит от нагрузки, жесткость
подшипников может регулироваться в широких пределах
магнитным полем.
Создание магнитожидкостных композиций с широким
диапазоном изменения эффективной вязкости под действи-
ем магнитного поля позволило разработать магнитоуправ-
ляемые демпфирующие устройства, гасители колебаний
и ударов, а также эффективный магнитореологический
инструмент для абразивной высокоточной обработки не-
магнитных материалов.
В практике машиностроения все шире используются
антифрикционные материалы на основе термостойких
пластиков, таких, как полиамиды, поликарбонат, поли-
фениленоксид, полиакрилаты, политетрафторэтилен (те-
флон), а также металлофторопластов.
Комплексный подход к решению проблемы, связанной
с внедрением опор с газовой смазкой в промышленность,
включает ряд самостоятельных и взаимосвязанных во-
просов: создание инженерных методик расчета, разработку
технологии изготовления и методов аттестации качества
сборки, отработку методик стендовых и производственных
испытаний, проведение экспериментального исследования
статических и динамических характеристик узлов на
опорах с газовой смазкой и, наконец, создание опытно-про-
мышленных образцов приборов, узлов металлорежущих
станков и испытательных стендов.
Минимальные потери на трение, обусловленные малой
вязкостью газов, позволяют достигать высокой частоты
вращения (до 500 000 об/мин), а отсутствие скачков силы
трения при относительном перемещении узлов, разделен-
ных смазочным газовым слоем, — осуществлять перемеще-
ния с минимальной скоростью скольжения (до сотых долей
миллиметра в минуту).
При высокой скорости скольжения в подшипнике осо-
бенно важным является обеспечение интенсивного отведе-
ния тепла при трении и возможно малая сила трения как
в нормальных, так и в тяжелых режимах работы. Отмечен-
ные обстоятельства показали преимущества применения
воды в качестве смазочного материала подшипников вы-
сокоскоростных валов.
Механика и решение проблем Машиностроения
541
В экстремальных условиях работы (вакуум, различные
инертные и агрессивные среды в сочетании с широким диа-
пазоном температур от —100 до +1000° С, давлений от
1,33 мк Па до 100 МПа и облучения) целесообразно ис-
пользовать твердые смазочные материалы, к числу которых
относятся сульфиды, хлориды, йодиды и фториды метал-
лов, соли, минералы, различные полимеры, жирные кис-
лоты, мягкие металлы.
Из известных методов применения твердых смазочных
материалов наиболее перспективным является ротацион-
ный метод смазывания, представляющий собой один из спо-
собов постепенной подачи смазочного материала в малых
дозах в зону трения с помощью специальных устройств.
Для дальнейшего повышения работоспособности узлов
трения с твердой смазкой разработан магнитно-порошко-
вый метод смазывания.
МЕХАНИКА ВИБРОМАШИН
И ВИБРОТЕХНОЛОГИЙ
К крупнейшим достижениям науки и техники, безуслов-
но, можно отнести фундаментальное и прикладные разра-
ботки механики вибрационных машин, механизмов и тех-
нологий.
Этот новый и быстроразвивающийся раздел механики
находит все более широкое практическое применения.
Обработка дисперсных систем в вибросжиженном или виб-
рокипящем слое ускоряет массообмен. В виброкипящем
слое интенсифицируются различные химические и физи-
ко-химические реакции — каталитические и твердофазные,
горения, экстрагирования, растворения, выщелачивания.
Вибрационная техника находит применение в таких
операциях, как точение и сверление, абразивная обработка,
дробление и измельчение, разрушение горных пород и
мерзлых грунтов.
Создание вибрационной техники и технологии основы-
вается на разработке теории и методов их расчета с исполь-
зованием аппарата нелинейной теории колебаний, совре-
менной аналоговой и вычислительной техники.
Разработана методика применения асимптотических
методов нелинейной механики и теории марковских про-
цессов для исследования случайных колебаний в вязкоуп-
ругих системах, подверженных воздействию случайных
542
Поиски, проблемы, решения
сил типа «белого шума». Разработаны методы исследова-
ния нелинейных колебаний жидкости со свободной поверх-
ностью и тел, содержащих полости, частично заполнен-
ные жидкостью. Построена теория действия вибрации на
нелинейные механические системы. Существенное развитие
получили теория вибрационного перемещения, теория
колебательных систем с ограниченным возбуждением, тео-
рия конструкционного демпфирования и некоторые другие
исследования систем с распределенным сухим трением,
теория вибропроводности, виброреология, теория действия
вибраций на пульпы и суспензии.
Создана теория синхронизации динамических систем,
и в частности теория самосинхронизации вращающихся
неуравновешенных роторов. На базе этих исследований
создан и внедрен в промышленность .новый класс вибраци-
онных машин — с самосинхронизирующимися вибровозбу-
дителями.
Существенные результаты получены в теории роторных
систем. В частности, исследования в этой области привели
к обобщению классического принципа автобалансировки.
Было установлено, что в диапазоне частот вращения выше
наибольшей частоты свободных колебаний систем неурав-
новешенные роторы, связанные с линейной колебательной
системой, обнаруживают тенденцию к самоусовершенство-
ванию, в диапазоне частот ниже наименьшей частоты сво-
бодных колебаний — к максимальному усилению колеба-
ний системы, а промежуточный диапазон частот распреде-
ляется на интервалы, в которых поочередно имеет место
тенденция то к самоуравновешиванию, то к усилению ко-
лебаний системы.
Выполнены фундаментальные исследования по пробле-
ме параметрических колебаний.
Характер динамических процессов в машинах вибра-
ционного принципа действия в большей мере определяет-
ся источником энергии, генерирующим возмущающие виб-
рационные нагрузки. От его свойств существенно зависит
устойчивость рабочего режима. Теоретические и экспери-
ментальные исследования, выполненные в этом направле-
нии, значительно расширили возможности вибрационной
техники и технологии и во многом способствовали совер-
шенствованию вибрационных машин и механизмов.
К основным видам вибрационных транспортных про-
цессов относятся перемещение по заданным траекториям
Механика и решение проблем машиностроения
543
по горизонтали или с небольшим подъемом, подъем по
винтовой грузонесущей поверхности.
Механические законы движения детали по виброкон-
вейеру таковы, что заставляют ее ориентироваться опреде-
ленным образом, а детали, имеющие другое распределение
массы, приобретают иную, отличную от этой определенной
ориентацию. Снабженный дополнительными несложными
устройствами конвейер в определенном рабочем режиме
может как перемещать детали, так и отбраковывать и ори-
ентировать их. Это делает удобным его совмещение с ро-
ботом, для которого важна ориентация захватываемой
детали.
Вибрационные конвейеры широко используются для
транспортировки сыпучего материала, которая часто сов-
мещается с его технологической обработкой (сушкой,
обеспыливанием, обезвоживанием, гранулированием и т. д.).
Вибрационные мельницы и дробилки предназначены
для измельчения разнообразных твердых материалов. Кро-
ме того, с их помощью осуществляются поверхностная
обработка деталей, химическое взаимодействие порошков
и т. д.
Некоторые категории динамических систем машина—
нагрузка—двигатель позволяют реализовать работу на
резонансе нагрузки, точнее говоря, в резонансе на собст-
венной частоте нагрузки.
К этому классу систем относятся некоторые мощные
вибрационные машины, работающие под большими нагруз-
ками, обладающими выраженными упругопластичными
или упруговязкими реологическими характеристиками с
преобладанием упругой составляющей.
Экспериментальные исследования процесса вибраци-
онного дробления горных пород позволили идентифици-
ровать режимы работы на резонансе нагрузки и устано-
вили исключительно высокую их эффективность с точки
зрения хода технологического процесса. Сам характер
процесса дробления в вибрационной дробилке способ-
ствует установлению резонансных режимов. На холостом
ходу дробилка имеет далеко зарезонансную настройку.
При подаче в дробильную камеру горной массы процесс
развивается следующим образом. Угловатые куски породы
при работе дробилки постоянно обкалываются, приобретая
округлую форму. Это приводит к увеличению приведенной
жесткости нагрузки, и дробилка постепенно втягивается
544
Поиски, проблемы, решения
в околорезонансные, а затем и в резонансный режим рабо-
ты. В несколько раз возрастают размахи колебаний щек,
сдвиг фаз приближается к 90°, что свидетельствует о пере-
ходе работы машины на режим, близкий к резонансному.
Процесс дробления идет исключительно эффективно. Если
в дальнейшем поддерживать режим горной массы на по-
стоянном уровне, стабильно реализует резонансный ре-
жим работы установки.
При расчете вибрационной дробилки под нагрузкой
необходимо знать динамическую реакцию горной массы на
дробящие органы.
Величина этой реакции и характер изменения зависят
от целого ряда факторов, таких, как физико-механические
свойства породы, трещиноватость, прочность, твердость,
плотность, влажность, размер, форма, взаимное расположе-
ние отдельных кусков породы в дробильной камере и
т. д.
Для разработки модели дробильной породы использо-
ваны методы статистической динамики, которые позволяют
определить случайные характеристики горной массы, и ме-
тоды феноменологической реологии, дающие возможность
описать деформационно-диссипативные свойства нагрузки
применительно к вероятностным параметрам объекта. На
базе изложенного подхода разработан ряд феноменологи-
ческих моделей нагрузки для различных условий прило-
жения.
Поскольку здесь имеется в виду проиллюстрировать
возможность эффективной работы на режиме резонанса
нагрузки или принципиально нового подхода в проектиро-
вании систем вибромашина—нагрузка—двигатель, исполь-
зуем наиболее простую нелинейную упруговязкую фено-
менологическую модель нагрузки (рис. 4). Реологические
характеристики нагрузки представим следующими нели-
нейными зависимостями:
характеристиками жесткости
Л ' = tkxxn~\ к' = (6)
гистерезисными характеристиками
< = с/ •= (7)
Здесь ц* — коэффициент, характеризующий состояние
между упругими и гистерезисными характеристиками;
Механика и решение проблем машиностроения
545
Рис. 4. Расчетная
схема системы
нагрузка-
машина-
двигатель
Рис. 5.
Осциллограммы
дробления
горной массы
вибрационной
дробилкой;
tp - область
резонанса
на собственной
частоте нагрузки
п — коэффициент нелинейности реологических параметров;
g — коэффициент, учитывающий наличие и отсутствие кон-
такта дробящего органа с горной массой на отдельных
этапах цикла движения, при ^<0 и ^=0 при гс>0.
Нелинейность системы дифференциальных уравнений
(6) и (7), описывающих комплекс вибродробилка—на-
грузка—двигатель, обусловливается многими факторами,
главными из которых являются степенная зависимость от
деформации упругих и гистерезисных свойств дробимой гор-
ной массы и наличие неудерживающей связи между дробя-
щими органами и породой. Приведенные уравнения опи-
сывают работу системы как при одностороннем, так и дву-
стороннем нагружении дробящего органа.
18 К. В. Фролов
546
Поиски, проблемы, решения
При исследовании закономерностей работы вибрацион-
ных дробилок с двигателем ограниченной мощности опре-
делялись перемещения, скорости и ускорения рабочего
органа, угловые перемещения, скорости и ускорения вала
вибратора. Углы сдвига между ними позволили определять
настройку колебательной системы. Кроме того, на пе-
чать выводились приведенные напряжения в дробимом
материале, приведенные затраты энергии приводом маши-
ны, приведенные затраты энергии на дробление, на пре-
одоление сил трения в подшипниках вибровозбудителя.
Были определены также многие другие текущие и осред-
негнные характеристики процесса.
На графиках рис. 5 приведены осциллограммы дробле-
ния «порции» горной массы вибрационной дробилкой.
Видно, что амплитуда колебаний дробящих органов
в процессе дробления возрастает в несколько раз по отно-
шению к. холостому ходу дробилки, реализуя резонанс на
собственной частоте нагрузки.
Параллельный анализ энергозатрат показывает, что
непроизводительные потери в системе дробилки изменя-
ются незначительно, а полезные затраты на дробление
возрастают. Таким образом, увеличивается коэффициент
полезного действия системы.
Приведенный пример показывает, что реализация прин-
ципа работы вибромашины в резонансе на частоте нагруз-
ки открывает пути радикального повышения энергетичес-
кой эффективности мощных машин резонансного типа и
интенсификации выполняемых ими технологических про-
цессов.
Предложенная методология статистической феномено-
логической реологии позволяет описывать сложные реаль-
ные нагрузки, что необходимо для анализа систем вибро-
машина—нагрузка—двигатель для отыскания режимов
работы, реализующих резонанс на частоте нагрузки.
Вибрацию используют для отделочных операций, на-
пример для обработки части или всей поверхности деталей
или заготовок. Их помещают в свободном или закреплен-
ном состоянии в камеру с наполнителем и рабочей жид-
костью, которые интенсивно перемешиваются под дейст-
вием вибрации. Таким способом осуществляется очистка
от коррозии, снятие заусенцев, закругление острых кро-
мок, объемное шлифование и полирование, упрочнение
поверхностей и выравнивание напряжений в поверхности
Механика и peiuenUe проблем машиностроения
547
ных слоях, подготовка поверхностей под гальванические
и лакокрасочные покрытия и даже декоративная отделка.
За последние два десятилетия широкое распростране-
ние во многих отраслях промышленности получили виб-
рационные методы интенсификации физических и хими-
ческих процессов в однофазных и многофазных системах*
При этом не только существенно ускоряется протекание
процессов, но и более полно используются взаимодейству-
ющие вещества. Важнейшие среди устройств подобного
назначения — аппараты с виброкипящим слоем сыпучего
вещества или вибрационным перемешиванием суспензий,
эмульсий и потока газовых пузырьков в жидкости.
В виброкипящем слое, как и в обычном кипящем, зна-
чительно ускоряется протекание процессов, повышается
качество продукции, при этом размеры самих аппаратов
уменьшаются. Наиболее часто виброкипящий слой сыпу-
чего материала в газовой среде используется для тепло- и
массообмена (охлаждение, нагрев и сушка).
Высокоэффективна термическая обработка металличес-
ких изделий в виброкипящем слое специально подобран-
ного тонко измельченного материала (корунда, песка и
т. д.), что связано с большой интенсивностью процесса и
возможностью регулировать теплообмен. Такая обработка,
выполненная в защитной газовой среде, предохраняет по-
верхность деталей от обезуглероживания и окисления.
В жидких средах интенсификация технологических
процессов достигается вибрационным перемешиванием,
например при вибрационном возбуждении затопленных
турбулентных струй в объеме жидкости. Отверстия кони-
ческой формы в диске оказывают течению жидкости зна-
чительно большее сопротивление в направлении их рас-
ширения, чем в обратном направлении. В результате при
колебаниях диска вдоль стенок сосуда с жидкостью возни-
кает виброструйный эффект: из узких выходов отверстий
вырывается затопленная струя.
Включение виброкристаллизаторов для создания вибра-
ционных воздействий используется в установках для
непрерывной разливки стали; это позволяет резко сокра-
тить сопротивление движению слитка в кристаллизаторе,
улучшить характеристики тепло- и массообмена и в
конечном счете увеличить производительность процесса
при одновременном повышении механических свойств
металла.
18*
548
Поиски, проблемы, рёшенйя
Эффективность всех упомянутых процессов во многом
определяется выбором колебательного режима для рабо-
чего тела соответствующей машины, поэтому на практике
используются самые разные, в том числе и очень сложные,
виды колебаний (гармонические, полигармонические,
прямолинейные, двухкомпонентные и пространственные).
Траектория движения рабочего тела в общем случае фор-
мируется за счет поступательных и крутильных колебаний.
Диапазон частот начинается с инфразвуковых механиче-
ских колебаний и распространяется до ультразвуковых:
низким частотам соответствует больший размах колебаний,
высоким — меньший.
ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
В СИСТЕМАХ ТЕЛ
С ЖИДКОСТЬЮ И ГАЗОМ;
НЕЛИНЕЙНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ
В последние годы возникло и развивается новое на-
правление механики: нелинейные колебания и устойчи-
вость движения многофазных систем. Оно посвящено
изучению волновых форм движения в системах, содержа-
щих твердые и упругие тела с жидкостью и газом. Это
направление включает в себя исследования механизмов
возбуждения волновых движений во взвесях мелкодисперс-
ных включений (твердых частиц, капель, пузырей) в жид-
кости, а также в системах, представляющих собой потоки
жидкости, газа или пара, ограниченные податливыми по-
верхностями.
Общая математическая постановка задачи о движении
рассматриваемых систем сводится к нелинейным однород-
ным и неоднородным краевым задачам. На поверхностях,
ограничивающих течения, должны выполняться гранич-
ные условия, определяющие кинематические и динамиче-
ские связи между характеристиками движения среды и
граничных элементов. Получение частных решений по-
ставленных задач и исследование их устойчивости дало воз-
можность установить ряд характерных форм движения
систем, существование которых подтверждено эксперимен-
тально. К настоящему времени в рамках данного направ-
Механика и решение проблем машиностроения
549
ления установлен ряд фундаментальных эффектов, имею-
щих прикладное значение.
Теоретическое и экспериментальное исследование ди-
намического поведения взвесей мелкодисперсных включе-
ний в жидкостях при вибрационных воздействиях позво-
лило установить существование ряда своеобразных форм
движения включений относительно жидкости. Выявлены
механизмы односторонне направленного движения вклю-
чений, обусловленные неоднородностью возбуждаемых в
среде волновых полей, а также нелинейной связью между
скоростями и напряжениями в жидкости, с одной стороны,
и силой, действующей в жидкости на включения,— с дру-
гой. Установлено, что в некоторых областях колеблющей-
ся жидкости возникают устойчивые и неустойчивые поло-
жения равновесия мелкодисперсных элементов, которые
обусловливают их локализацию в ограниченных зонах сре-
ды. Местонахождение этих положений определяется внеш-
ним воздействием. Показано, что в ряде случаев могут ре-
ализоваться устойчивые периодические режимы движения
включений по замкнутым траекториям.
Условия существования всех перечисленных форм дви-
жения и их устойчивости определяются амплитудами и
частотами внешнего воздействия, а также геометрическими
и физическими параметрами конкретных систем. Особое
значение имеет тот факт, что в процессе движения пара-
метры систем самопроизвольно перестраиваются таким
образом, что приближаются к резонансным значениям,
при которых для поддержания исследуемых режимов тре-
буются минимальные энергозатраты.
Осуществление выявленных форм движения в промыш-
ленных условиях дало возможность предложить ряд прин-
ципиально новых высокоэффективных технологий, осно-
ванных на волновых принципах, для процессов транспор-
тирования, разделения и перемешивания суспензий,
а также газонасыщенных жидкостей. Эти технологии су-
щественно превосходят по своей эффективности известные
ультразвуковые и вибрационные технологии. Для их реа-
лизации и широкого внедрения в народное хозяйство в
настоящее время создается комплекс специальных машин
и аппаратов.
Волновые процессы в потоках многофазных сред (на-
пример, в трубопроводных системах) могут быть обуслов-
лены внешними воздействиями, а могут иметь также ав-
556
Поиски, проВлемЪь, решения
токолебательную природу, т. о. возникать благодаря поте-
ре устойчивости стационарных течений жидкости, газа
или пара.
Исследование механизмов этих процессов производили
исходя из решения модельной задачи о течении вязкой
несжимаемой жидкости в трубопроводе с податливыми
стенками. Система уравнений в данном случае сводится
к следующей:
div v — О,
A?; + (yV)y = vp + 4- Ду- (8)
dt 1 ' ' ' Re
Нелинейные кинематические и динамические граничные
условия могут быть представлены следующим образом:
v (t, Ro + и) = и (t, Яо),
Nu(t,R0) = Pn(u,v) + T(t,R0),
где Ro — радиус-вектор точки на недеформированной по-
верхности стенки трубопровода; N — нелинейный диффе-
ренциальный оператор, определяющий динамическое пове-
дение оболочки трубопровода; Рп — гидродинамические
нагрузки на поверхности оболочки; Т — внешние нагрузки,
приложенные к поверхности оболочки; v — скорость.
Механизмы потери устойчивости стационарных тече-
ний вязкой жидкости по трубопроводу с податливыми стен-
ками обусловлены сложными процессами перекачки энер-
гии от потока жидкости к стенкам трубопровода. Выявле-
ние этих механизмов позволило указать значения пара-
метров, определяющих упругодемпфирующие свойства
стенок трубопровода, при которых возмущения стабилизи-
руются либо, наоборот, дестабилизируются.
Изучены также процессы распространения акустиче-
ских возмущений, обусловленных вынужденными колеба-
ниями, источником которых являются насосы трубопрово-
да, а также нестационарными процессами, связанными с
перекрытием сечения трубопровода. Предложены инже-
нерные методы оценки уровня вибраций трубот ровода,
обусловленных указанными причинами в условиях много-
кратных акустических резонансов.
Рассмотрено влияние специальных устройств — стаби-
лизаторов волновых процессов — на возмущения. Показа-
но, что предложенные устройства являются универсальным
Механика и решение проблем машиностроения
551
Рис. 6. Переходный процесс
в магистральном нефтепро-
воде при отключении насос-
ной станции при различных
значениях управляющего
параметра
средством, позволяющим существенно снизить уровень
пульсаций давления и расхода в трубопроводах и тем са-
мым существенно повысить их надежность и долговеч-
ность.
На основании проведенных исследований предложен
и осуществлен на действующих промышленных трубопро-
водах различного назначения (нефтепродуктопроводы,
паропроводы энергетических установок АЭС, магистраль-
ные нефте- и газопроводы) ряд мер, способствующих суще-
ственному повышению их эффективности и надежности.
В частности, созданы стабилизаторы, существенно снижаю-
щие гидроудар, который возникает при быстром перекры-
тии сечения нефтепродуктопровода, а также уровень пуль-
саций давления на магистральном нефтепроводе за насос-
ной станцией.
Действие стабилизатора на магистральном трубопрово-
де при перекрытии его сечения проиллюстрировано рис. 6,
где изображены зависимости давления Ру вблизи места
перекрытия сечения от времени t. Кривая 0 соответствует
участку трубопровода без стабилизатора, остальные кри-
вые — со стабилизаторами при различных значениях уп-
равляющего параметра. Как видно из рис. 6, с помощью
стабилизатора удается существенно сгладить зависимости
P(t) и понизить скорость нарастания давления, что обес-
печивает надежное функционирование трубопровода.
Волновая технология, обладая всеми положительными
чертами традиционной вибротехники и ультразвуковой
технологии, имеет ряд преимуществ, среди которых важ-
нейшими являются уменьшение энергозатрат, ускорение
прохождения технологических процессов и повышение их
552
Поиски, проблемы, решения
эффективности. Первое из них может быть осуществлено
использованием резонансных режимов движения систем,
а второе и третье — широкими возможностями управления
процессами и проведением их в оптимальных условиях.
МЕХАНИКА УПРУГИХ СИСТЕМ
В ПОТОКАХ ЖИДКОСТЕЙ
Для современного машиностроения (энергомашино-
строение, химическое машиностроение, авиастроение и др.)
существенное значение приобретают разделы общей ме-
ханики, механики жидкостей и газов и механики деформи-
руемых твердых тел, относящихся к анализу взаимодей-
ствия упругих деформируемых систем (пластины, оболоч-
ки) с неподвижными жидкостями и потоками жидкостей
и газов (аэрогидроупругость).
При рассмотрении установившихся переходных и
быстропротекающих динамических процессов из условия
равновесия необходимо равенство соответствующих ком-
понент тензоров напряжений в жидкости и в деформиру-
емом твердом теле. Условие совместимости определяется
равенством нормальных к поверхности раздела скоростей.
Условия соответствия свойства материалов и сред может
быть выражено соотношением их плоскостей. Гидродина-
мическое давление, возникающее при движении деформи-
руемого тела в жидкости, и перемещение скорости и уско-
рения тела взаимосвязаны. Поэтому для расчета напря-
женно-деформированного состояния конструкции необхо-
димо совместное решение уравнений, описывающих
движение жидкости и твердого тела.
Силовое воздействие при установившемся режиме тур-
булентного потока жидкой среды на конструкцию в общем
случае характеризуется квазистационарным случайным
процессом с признаками эргодичности и рядом регулярных
составляющих и может быть представлено сложным ком-
плексным механизмом возбуждения, включающим турбу-
лентный, вихревой, гидроупругий позиционный, струйный.
Наиболее существенным при возбуждении колебаний труб-
ных пучков теплообменных аппаратов являются вихревой
и гидроупругий позиционный механизмы. На рис. 7 при-
водится серия экспериментально-расчетных амплитудно-
скоростных характеристик колебаний для трубных одно-
рядных пучков с густотой 7=2,5; 1,67 и 1,25 {q=t!d, t —
Механика и решение проблем машиностроения
553
Рис. 7. Амплитудно-скоростные характеристики колебаний однород-
ных трубных пучков в поперечном потоке жидкости при различ-
ной густоте трубок q
Рис. 8. Зависимость нормальных сил контакта трубы с перегород-
кой от величины диаметрального зазора
1 — эксперимент; 2 —расчет
шаг, d — диаметр трубы; A=Ajd, А — амплитуда колеба-
ний в среднепролетном сечении; vm=vj (jnd). ^ — ско-
рость потока в узком сечении пучка, fn — собственная час-
тота колебаний трубы. Ярко выраженные пики соответ-
ствуют превалированию вихревого механизма возбуждения
(вихри Кармана), неограниченное увеличение амплитуд
в правом участке графика — превалированию гидроупру-
гого позиционного механизма возбуждения с потерей устой-
чивости системой.
В общем случае работа современных кожухотрубчатых
теплообменных аппаратов сопровождается интенсивной
вибрацией трубных пучков в среднепролетных сечениях,
избежать которую можно выбором соответствующих пара-
метров. Однако в этом случае особую опасность может
представлять виброизнос труб в зазорах с перегород-
ками. Процесс контакта при этом включает соударения и
участки трения скольжения в среде теплоносителя. Интен-
сивность виброизноса в значительной мере зависит от ха-
рактеристик материалов пары, величин зазора и эксцент-
риситета, характера и распределения по пролетам сил воз-
буждения и т. д.
Долговечность конструкций рассматриваемого типа
определяется уровнем динамических нагружений при виб-
554
Поиски, проблемы, решения
рации, а также величинами основных динамических па-
раметров, от которых зависит интенсивность виброизноса.
Такими параметрами являются виброамплитуды, скорости
соударения, контактные силы, ударные импульсы, длины
пути скольжения и зон контакта, виды дефекта. Практика
отечественных исследований подтвердила на данном этапе
целесообразность применения комплексного расчетно-экс-
периментального подхода для определения перечисленных
параметров вынужденных колебаний в конструкциях теп-
лообменных аппаратов.
Модель расчета динамических параметров «отклика»
при возбуждении колебаний элемента трубного пучка из N
труб поперечным потоком с учетом при анализе т форм
собственных колебаний эквивалентной (геометрически ли-
нейной) системы представляет т систем из 2N дифферен-
циальных уравнений. Задача решается методами разделе-
ния переменных или конечно-разностными. Формирование
матриц масс, жесткостей и демпфирования производится
с учетом геометрии пучка в соответствии с данными и гиб-
ридной моделью гидроупругого силового взаимодействия
Алямовского—Блевинса—Чена. Погрешность расчета
(см. пунктирные линии, рис. 7) для случаев, показанных
на этом рисунке, не превышает 10—20%. Значения крити-
ческой скорости более точные и меньше предыдущих рас-
четных на 10—15% за счет учета составляющих вихревого
возбуждения.
Предложенный комплексный подход предусматривает
необходимость проведения экспериментальных исследова-
ний по определению пространственно-временных распреде-
лений пульсаций давления при обтекании сложных си-
стем (трубные пучки) или конструкций сложной конфигу-
рации и коэффициентов гидродинамических сил; для на-
хождения положений точек отрыва потока и значений ко-
эффициентов подмешивания (завихренности обратного
знака) при расчете объектов простых тел и их систем; при
определении механического и гидродинамического демпфи-
рования в покоящейся среде в зависимости от амплитуды
колебаний; для нахождения гидродинамического демпфи-
рования в потоке среды; для определения коэффициентов
в феноменологических расчетных моделях автоколебаний;
для уточнения условий закрепления элементов конструк-
ций; при детальном изучении динамики контакта и интен-
сивности виброизноса в среде для определения скоростей
Механика и решение проблем машиностроения
555
соударения, характеристик траекторных движений, коэф-
фициентов трения, контактных и т. д.
Одной из наиболее* существенных для описания процес-
са виброизноса является зависимость нормальных контакт-
ных сил РКпот относительного зазора 6=б/й, приведенная
для случая равномерного двухкоординатного периодичес-
кого погружения двухпролетной трубы (рис. 8). Достаточ-
но хорошо совпадающие данные получены как расчетным
(кривые на рис. 8), так и экспериментальным (точки на
рис. 8) путем. Перегибы кривых определяют значение зазо-
ра, при которых ударная нагрузка максимальна. Варьиро-
вание интенсивностью возбуждения приводит к сдвигу зо-
ны перегиба, которую следует избегать при проектировании
теплообменных аппаратов.
Экспериментальные исследования для рассматриваемо-
го класса гидроупругих систем рационально проводить на
крупномасштабных физических моделях с соблюдением
приведенных условий:
Oiv=P2v, vin=V2n и pi/p2=idem
с добавлением условия подобия контакта
(Eiv+Ег^) lvZ— (H“Ej и н)РVi
где р2 — давление в потоке; v — скорость; р — плотность;
Е — модуль упругости; Р — усилие; индексы 1,2 относят-
ся к упругой конструкции и жидкой среде соответственно;
индекс v определяет соотношение одноименных парамет-
ров натуры и модели; 1ъ=1н11м — линейный масштаб;
Ei п m=Ei н/Ец н; индексы I, II относятся к контактирую-
щим элементам конструкции.
При рассмотрении одной из основных задач определе-
ния уровня динамических напряжений в конструкции ис-
ходная обобщенная зависимость будет иметь вид
(Ei, £, *i, mi, р2, Z, р2, /, v, t), (10)
где £, k, m ~~ соответственно демпфирование, жесткость,
погонная масса; р2, v — пульсации давления и коэффици-
ент кинематической вязкости.
Анализ размерностей и эквивалентное преобразование
с использованием (10) позволяют получить фундаменталь-
ную критериальную модель 5 следующем максимально
556
Поиски, проблемы, решения
соответствующем традиционному виде: - .
Но = Р1/(Е^), Ca = Elgl/(P1ZVi2),
5е = Р1/р2, eu'= p27(/2v2v2'),
Re = v2Z/v, Sh = (11)
6 = £/ИЛ1)*/2’ Па = о, MP2H2V1), П^/i,
где верхние индексы означают установившиеся и пульса-
ционные составляющие параметра. Общая’ погрешность
моделирования в соответствии с (11), например в прило-
жении к системам первого контура ВВЭР, составила 40%
и позволила осуществить прогнозирование уровня динами-
ческих напряжений и других перечисленных параметров
для натурного объекта. ;
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНСТРУКЦИЙ
С ЖИДКОСТЬЮ
Задача о взаимодействии деформируемых твердых тел
с жидкостью — задача гидроупругости — относится к так
называемым связанным задачам механики сплошной сре-
ды. В подобных задачах две системы дифференциальных
уравнений в частных производных содержат две системы
искомых функций, определенных в разных областях (сре-
дах) и связанных друг с другом условиями на поверхности
раздела сред. Поскольку возможности аналитических ме-
тодов решения связанных задач — одних из наиболее
сложных в механике — ограничены, то широко применя-
ются численные методы.
СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ
УПРУГИХ КОНСТРУКЦИЙ С ЖИДКОСТЬЮ
Точному решению задач о собственных линейных коле-
баниях упругих конструкций в жидкости по-прежнему
уделяется внимание, что объясняется как все возрастаю-
щей интенсивностью нагрузок, прикладываемых'ж кон-
струкциям, так и тесной связью динамического отклика
конструкций с их собственными характеристиками. .
Сведения о частотах собственных колебаний позволя-
ет избежать опасных резонансных колебаний в систем
Механика и решение проблем машиностроения
557
конструкция — жидкость. Исследование зависимости соб-
ственных частот системы от геометрических и физических
параметров конструкции и жидкости дает в руки проекти-
ровщиков инструмент, с помощью которого можно управ-
лять расположением собственных частот относительно
спектра возбуждения системы.
Загрузка памяти ЭВМ и машинное время решения за-
дачи о собственных совместных колебаниях конструкции
и жидкости значительно уменьшаются, если упругая и гид-
родинамическая части задачи решаются последовательно
и независимо. Указанные части задачи могут быть решены
методами намеченных разностей, конечных элементов
и др.
Для решения гидродинамической части задачи о соб-
ственных колебаниях особенно эффективен конечно-разно-
стный метод суммарных представлений, с помощью кото-
рого давление жидкости, возникающее при взаимодействии
ее с конструкцией, выражается в явном виде через нор-
мальные перемещения конструкции. Благодаря разделе-
нию дискретных переменных решение двумерных и трех-
мерных краевых задач жидкости, записанных в различных
криволинейных ортогональных системах координат, сво-
дится к операциям над матрицами, порядок которых равен
числу узлов сетки по одному из координатных направле-
ний. Система дифференциальных уравнений, описываю-
щих собственные колебания конструкции, после исключе-
ния гидродинамического давления содержит лишь переме-
щения конструкции и сводится к обобщенной проблеме
собственных значений
(А-^В)ге=О, (12)
где А и В — симметричные положительно определенные
матрицы; К — частотный параметр.
С помощью теорем сравнения собственных значений
задачи (12) нами исследовано влияние поверхностных
воли, сжимаемости и давления на свободной поверхности
жидкости, числа и размеров отверстий в оболочках, взаим-
ного расположения оболочек и т. д. па частоты й формы
собственных колебаний оболочек и систем оболочек раз-
личной формы с жидкостью и в жидкости (рис. 9), В об-
ласти технических приложений методом суммарных пред-
ставлений рассчитаны собственные колебания в жидко-
сти таких конструкций, как внутрикорпусная шахта
558
Поиски, проблемы, решения
Рис. 9. Минимальные частоты собственных колебаний в жидкости
цилиндрической оболочки
а — с отверстиями со свободными краями; б: 1 — один ряд из четырех
отверстий (До—Н°/5, Hi=Hu/2); два ряда по четыре отверстия (h0=Н°/10,
Н,=Н°/4, Л2=ЗН°/4)
Рис. 10. Максимальные нормаль-
ные перемещения цилиндриче-
ской оболочки при ее вынужден-
ных колебаниях в жидкости под
действием внезапно приложенной
(7) и импульсной треугольной (2)
нагрузок (Жет — перемещения при
статическом приложении нагруз-
ки; Т1 — период, соответствующий
первой частоте собственн?л.х ко-
лебаний)
(перфорированная цилиндрическая оболочка с перфори-
рованным полуэллиптпческим днищем) и блок опорных
труб водо-водяного энергетического реактора.
ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ
G ЖИДКОСТЬЮ
Кроме возможности сдвигать области возбуждения си-
стемы конструкция—жидкость относительно ее собствен-
ных частот, сведения о собственных характеристиках си-
стемы обладают другой важной особщшоотщо, Решовде
Механика и решение проблем машиностроения
559
задачи о вынужденных линейных колебаниях системы
при периодическом и непериодическом возбуждении ра-
зыскивается в виде суммы произведений форм собствен-
ных колебаний системы и неизвестных функций — норма-
льных координат, зависящих от времени. Вследствие орто-
гональности собственных форм уравнения для нормаль-
ных координат представляют собой бесконечную систему
независимых дифференциальных уравнений второго по-
рядка с постоянными коэффициентами, которые легко ре-
шаются аналитическими или численными методами.
Вопрос о числе собственных форм в разложении остает-
ся открытым, тем не менее можно дать следующие реко-
мендации:
— при внезапно приложенной или импульсной нагруз-
ке возбуждаются прежде всего формы колебаний, соответ-
ствующие низким частотам (рис. 10), поэтому для расчета
отклика системы на такие нагрузки в большинстве случа-
ев достаточно взять в разложении несколько первых форм;
— при низкочастотном периодическом возбуждении си-
стемы можно ограничиться несколькими формами, соответ-
ствующими собственным частотам, близким к частоте воз-
буждения;
— учитывая, что собственные формы и частоты высоких
порядков определяются с большой погрешностью, задачу
о вынужденных колебаниях системы при высокочастотном
возбуждении следует решать с помощью прямого интегри-
рования разрушающих уравнений.
УДАРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОНСТРУКЦИЙ
С ЖИДКОСТЬЮ
Проблемы гидродинамического ударного нагружения
деформируемых тел связаны прежде всего с изучением и
защитой от эрозионного разрушения конструкций, взаимо-
действующих с жидкостью. Высокоскоростному ударному
нагружению частицами жидкости подвергаются лопатки
турбин, работающих на влажном паре, элементы авиаци-
онно-космической техники при полетах в дождевой зоне и
приводнениях и др. В условиях кавитации жидкости воз-
действие принимает струйный характер в виде кумулятив-
ных струй. Волновому ударному нагружению в объеме ка-
витирующей жидкости подвергаются также погруженные
в нее тела. Возникающие при этом уровни локальных дав-
560
Поиски, проблемы, решения
лений на поверхности тел могут превышать десятки тысяч
атмосфер.
Для защиты конструкций от разрушеншт в этих усло-
виях путем выбора соответствующих конструкционных ма-
териалов, покрытий и технологий изготовления необходим
подробный анализ процессов деформирования и разруше-
ния при различных скоростях взаимодействия с жидко-
стью. Это не простая задача, требующая столь же подроб-
ного рассмотрения основных эффектов, сопровождающих
последовательные фазы соударения, измеряемого микросе-
кундами, в жидкости и твердом теле.
В численном моделировании для описания процессов
гидроударного высокоскоростного взаимодействия необхо-
димо учитывать сжимаемость сред, распространение в них
ударных волн, нелинейное и зависящее от скорости нагру-
жения поведение материала, сопротивление его пластиче-
ским сдвигам. Наличие свободной поверхности жидкости,
изменяющейся в процессе ударного взаимодействия, в зна-
чительной степени усложняет получение решения.
Учет сжимаемости сред выполняется с использованием
следующего нелинейного соотношения:
p=^i (р/р0—1) +к2 (р/р0—1)2+А)3е, (13)
где р — гидростатическое давление; р — плотность; е —
внутренняя энергия, приходящаяся на единицу массы;
/с1? к2, к3 — коэффициенты, подбираемые из условия наи-
лучшей аппроксимации ударной адиабаты. Поскольку в
жидкости наряду с областями высокого давления могут
возникать области разрежения (нарушения сплошности),
приведенное уравнение состояния дополняется следую-
щим:
(р/ро—1) при р>—р*; р==—р* при р<— р*. (14)
Здесь р* — максимальное отрицательное давление, ко-
торое выдерживает жидкость без потери сплошности.
Пренебрегая эффектами теплопроводности и диссипации
энергии, уравнения динамического течения сжимаемой
жидкости могут быть представлены в следующем виде:
gp , 'fo’i-o
dt д^. U’
дру. | дри.^ doif_
dt + dXj 1 d7.j ’
(15)
Механика и решение проблем машиностроения
S61
<9 л fip
w + G>7 = 1,2,3),
где %/— координаты; Vi — скорости; ^•==72(^и+У>-)-
Для деформируемого твердого тела необходимость
учета сдвиговой прочности ведет к добавлению в уравне-
ния (15) наряду с гидростатическим давлением девиато-
ра напряжений д%- в соответствии с представлением
Oij S ij
для тензора напряжений При этом нелинейное дефор-
мирование материала может быть описано в рамках
структурной модели Афанасьева—Бессилинга теории
течения упрочняющихся сред с пределом текучести каж-
дого подэлемента, зависящего от скорости деформирова-
ния
Ot.d = От. с (1 + | с& Г)? (16)
где бт>с — статический предел текучести, а с и п — ко-
эффициенты, определяемые по кривым однократного де-
формирования, построенным для различных (соответст-
вующих реальным) скоростей нагружения.
В силу локального характера взаимодействия дефор-
мируемое тело рассматривается в виде полупространства
в предположении осевой симметрии и нормального столк-
новения с каплей или струей жидкости как наиболее
повреждаемого материала. Уравнения движения жидкой
и деформируемой сред дополняются начальными и крае-
выми условиями, в том числе на границе контактного
разрыва. Для решения краевой задачи используется схе-
ма сквозного счета. Лакса—Вендроффа без явного выде-
ления ударных волн в ее дивергентной форме.
Некоторые результаты, полученные с помощью такого
подхода при исследовании высокоскоростного гидроудар-
ного взаимодействия алюминиевого сплава с частицами
воды сферической формы, приведены на рис. И. Сфери-
ческая капля диаметром D=27?=2 мм сталкивается на
скорости У=300 м/с с полупространством из алюминиево-
го сплава со следующими свойствами: модуль сдвига
ц=26,2 ГПа, от.с=0,36 ГПа, параметры с и п в зависимос-
ти (16) соответственно равны 0,0238 и 0,112.
Как следует из рис. 11, в капле происходят сложные
гидродинамические течения, когда наряду с зонами повы-
562
Поиски, проблемы, решения
Рис. 11. Кривые распределения давлений в упругом полупростран'
стве при соударении с ним движущейся сферической капли воды
шейного давления образуются кавитационные полости.
Значения давления приведены в долях рс2, причем
0,1 рс2=10, где р=1000 кг/м3, а скорость звука в жидкости
с=1300 м/с для момента времени f=c£/7?=0,2 от начала
взаимодействия. На рис. 12, а показано последовательное
деформирование под каплей поверхности твердого тела.
Штрихпунктирными линиями отмечено положение по-
верхности после разгрузки (8 — окончательная форма).
Соответствующие этим моментам времени линии равных
напряжений в толще материала (заштрихованный квад-
рат — см. рис. 12, а) приведены на рис. 12, б в долях от
Ов — разрушающего напряжения с учетом его зависи-
мости от скорости нагружения. Линии 3 соответствует
значение интенсивности, равное разрушающему напря-
жению, заштрихованным областям соответствуют зоны
разрушения.
Очевидно, что в рамках данного подхода возможно
рассмотрение и других, важных в практическом отноше-
нии задач гидродинамического взаимодействия, связан-
ных, в частности, с усилением процессов разрушения,
необходимых в технологии добычи полезных ископаемых,
Механика и решение проблем машиностроения
563
Рис. 12. Линии равных перемещений (а) п равных напряжений (б)
в различные моменты времени при соударении капли с полупрост-
ранством
раскроя материалов и др., а также задач проникания,
технология которого широко используется в современном
машиностроении.
ВИБРОАКУСТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА МАШИН
Тенденция увеличения мощности машин при умень-
шении их веса неизбежно приводит к повышению уров-
ней вибраций и воздушного шума? нежедатеонж дак С
564
Поиски, проблемы, решения
точки зрения надежности и ресурса, так и с эргономи-
ческой и экологической точек зрения. В связи с этим в
последнее время интенсивное развитие получила акусти-
ческая динамика машин — новое направление в механике,
изучающее шумы и вибрации машин с привлечением
акустических методов. Целью направления является соз-
дание научных основ проектирования малошумных ма-
шин. Оно включает в себя решение следующих проблем:
исследование звукообразования в источниках, их диагнос-
тику, изучение распространения звука по конструкциям
и излучения в окружающую среду, разработка методов
снижения виброакустической активности машин. К на-
стоящему времени в акустической динамике машин полу-
чен ряд фундаментальных результатов.
Значительные успехи достигнуты в понимании зву-
кообразования во многих источниках механического и
аэро- или гидродинамического происхождения. Для зуб-
чатых передач разработаны адекватные модели, позволя-
ющие рассчитать их колебания, вызванные технологи-
ческими погрешностями обработки и сборки, дать прак-
тические рекомендации по их изготовлению и эксплуата-
ции, имеющие целью минимизировать их вибрации,
а следовательно, и шумы. Отметим достижения в баланси-
ровке роторов, где наряду с традиционными методами
оказалось возможным для этой цели использовать лазер-
ный луч (лазерная балансировка). Гидро- и аэродинами-
ческие источники звука обусловлены неравномерностями
потоков жидкости и газа. Численное моделирование про-
цессов обтекания тел позволило понять закономерности
образования вихрей и турбулентности, определить поля
давлений, воздействующих на конструкцию, управлять
потоками на основе минимизации этих сил.
Акустическая диагностика — определение внутреннего
состояния машины по ее акустическим сигналам — мощ-
ный инструмент контроля качества и надежности машин.
Здесь найдены и широко применяются методы определе-
ния вкладов отдельных источников в общее виброакусти-
ческое поле машин; на основе статистического анализа
созданы методы акустической диагностики (зарождаю-
щихся) дефектов роторных механизмов, зубчатых пере-
дач, двигателей внутреннего сгорания. Разработаны и
внедряются в промышленность соответствующие приборы
И диагностические системы, Методы и средства акустин
Механика и решение проблем машиностроения
565
ческой диагностики позволяют прогнозировать аварий-
ные состояния и предупреждать разрушения, их примене-
ние перспективно на ответственных объектах — энерге-
тических установках, атомных электростанциях, в авиа-
ционной технике.
Интересные результаты получены при исследовании
закономерностей распространения вибрационной энергии
по. машинным конструкциям.
Многие структуры, как показано, имеют фильтрую-
щие свойства по отношению к вибрациям и могут быть
использованы в качестве фундаментных и корпусных
конструкций, так как обладают наряду с необходимыми
эксплуатационными качествами свойствами повышенной
виброизоляции.
Значительные успехи достигнуты в области изоляции
и поглощения звука: разработаны и выпускаются про-
мышленностью виброизоляторы различных типов, а так-
же вибро- и шумопоглотители из резиноподобных и поли-
мерных материалов. Однако не всегда применение пассив-
ных средств борьбы с вибрациями и шумами приводит
к приемлемым решениям проблемы. Широкие возмож-
ности открывают разрабатывающиеся сейчас активные
методы, в основе которых лежит компенсация звуковых
полей с помощью дополнительных источников акусти-
ческой энергии, а также применение конструкций с из-
меняющимися во времени параметрами.
Исследование шумов и вибраций машин невозможно
без развития экспериментальных методов. Для измерения
акустических сигналов созданы специальные средства
и аппаратура, прежде всего шумомеры, интенсиметры,
чувствительные датчики на основе пьезокерамики, мик-
росопротивлений, тензорезисторов, оптоэлектронных и
сенсорных преобразователей. Для создания средств из-
мерения, регистрации и анализа необходимы глубокие
исследования для обеспечения высокой чувствительности
и надежности, защищенности от посторонних полей
(тепловых, электромагнитных). Сигналы с датчиков в
автоматическом режиме обрабатываются на ЭВМ. Ве-
дется разработка новых бесконтактных методов для из-
мерения вибраций машин и механизмов с использовани-
ем лазерной техники (импульсная голография).
Отмеченные достижения акустической диагностики
машин' позволит достигнуть заметных практических ус-
566
Поиски, проблемы, решения
пехов в области снижения акустической активности
многих типов машин, особенно в области создания эф-
фективных виброзащитных систем.
К важнейшим проблемам, которые необходимо ре-
шить в ближайшее время, следует отнести разработку
методов расчета ожидаемой виброакустической актив-
ности машин на стадии проекта и выпуск на их основе
руководящих технических материалов по их проектиро-
ванию с учетом акустических критериев качества. Важ-
ное значение имеет скорейшее внедрение уже имеющих-
ся научных разработок по диагностике, снижению и конт-
ролю виброактивности машин, промышленный выпуск
их с применением новых датчиков, приборов и многока-
нальных аппаратурных комплексов для эксперименталь-
ного исследования шумов и вибраций машин.
БИОМЕХАНИКА СИСТЕМЫ
ЧЕЛОВЕК—МАШИНА—СРЕДА
Надежность, живучесть и безопасность машин все
больше зависят от надежности действий обслуживающего
персонала и работоспособности систем управления, вклю-
чая операторов. Ошибки операторов, управляющих
крупными агрегатами, инженерными сооружениями,
иногда оказывают серьезное влияние не только на срывы
производственных заданий, но и на окружающую среду
и имеют отдаленные экологические последствия.
В исследованиях по биомеханике системы человек —
машина — среда получены новые результаты по изуче-
нию функциональных и физиологических возможностей
человека-оператора в условиях вибрационного воздейст-
вия, определены нормы и методы создания управляемых
виброзащитных систем.
Проведенные в последние годы биомеханические ис-
следования поведения человека-оператора как живого
звена единой биотехнической системы, подверженной
вибрационным воздействиям, показали не только отри-
цательное влияние вибраций на живой организм, но и по-
вышение трудовой активности оператора в результате
вибростимулирования.
Машины высокой надежности, как уже отмечалось,
должны отвечать всем требованиям эргономики и эколо-
гичоокой частот». Созданное для защит» от вибраций
Механика и решение проблем машиностроения
567
человека-оператора новые типы пневматических сидений
отличаются конструктивной простотой и унификацией.
Нелинейность характеристик пневматического сидения
позволяет добиться незначительного демпфирования
(а соответственно и вибропередачи) при малых уровнях
возбуждения (что имеет место в реальных условиях на
частотах 4—5 Гц и выше) и существенного демпфиро-
вания при высоких уровнях возбуждения па полу каби-
ны. Колебания высокого уровня в кабине комбайна, на-
пример, реализуются в низкочастотной области (2—3 Гц)
и объясняются проявлением частоты собственных коле-
баний машины в целом на пневматических шинах.
В результате анализа экспериментальных данных ус-
тановлено, что наилучшим типом сидения следует считать
гибридное пневматическое сидение с механическим фильт-
ром-гасителем. В этом сидении сочетаются положительные
свойства пневматической подвески и фильтрующие свой-
ства механической структуры, «вырезающие» наиболее
опасную полосу частот 2—3 Гц.
В эксперименте на специальных комплексах установ-
лено, что резонансные свойства человеческого тела суще-
ственно зависят от позы и его положения. На базе полу-
ченных данных строится статистически представительная
математическая модель человеческого тела, учитывающая
антропометрические особенности. С ее помощью изучают-
ся резонансные свойства тела, что позволяет в конечном
итоге дать рекомендации по эффективной виброзащите в
диапазоне опасных частот. На основе таких исследований
были разработаны нормы допустимых вибраций и созда-
ны государственные стандарты на методы технических ис-
пытаний.
❖ * ❖
Рассмотренные результаты фундаментальных и при-
кладных исследований по основным разделам механики
имеют существенное значение как для совершенствования
традиционных, так и для развития новых направлений в
современном машиностроении. При этом научные разра-
ботки являются основой комплексного решения задач
конструирования, изготовления, испытаний и эксплуата-
ции уникальных машин и конструкций единичного произ-
водства и машин крупносерийного и массового производ-
568
Поиски, проблемы, решения,
ства, а также освоения принципиально новых технологи-
ческих процессов машиностроения, в том числе с приме-
нением автоматизированных и роботизированных систем.
Эти разработки позволяют перейти к созданию единых
подходов к определяющей системе человек—машина—сре-
да, когда решаются не только чисто технические, но и
социальные и экологические проблемы.
БУДУЩЕЕ НАУКИ РОССИИ1
Константин Васильевич, в последнее время и в прессе,
и, так сказать, в кулуарах научных учреждений было не-
мало разговоров о необходимости создания Академии на-
ук РСФСР. Теперь, похоже, вопрос из «разговорной» пе-
решел в организационную стадию. Какие же перспективы
тут вырисовываются?
Действительно, вопрос о необходимости Академии наук
Российской Федерации возникал неоднократно. Самый
распространенный здесь довод — крупнейшая республи-
ка, обладающая наиболее высоким научным потенциалом,
должна иметь и собственную академию.
Но, видимо, находились и контраргументы!
В основном они строились, так сказать, на «географи-
ческом» принципе — раз большинство учреждений
АН СССР находится на территории России, зачем еще
нужна республиканская академия? При этом как-то упус-
калось из виду, что задача таких институтов — вести ра-
боту не только и не столько в интересах Российской Фе-
дерации, сколько в интересах общегосударственных.
Кроме того, в республике немало сильных ученых,
дальнейший рост которых ограничен квотой мест в Акаде-
мии наук СССР. Избрание в республиканскую академию не
только стало бы для них престижным, но и помогло более
активно участвовать в развитии научно-технического про-
гресса и культуры России. Это тот случай, когда ощути-
мых результатов можно добиться благодаря моральному
фактору, без крупных капиталовложений.
1 Статья «Российская академия».//Правда. 1989. 29 дек. (Беседа
А. Покровского с вице-президентом АН СССР К. В. Фроловым).
Будущее науки России
569
Кстати, о затратах. Не обойдется ли создание Россий-
ской академии, что называется, в копеечку?
’ В том-то и еще одна особенность нынешней ситуации,
что нет. Не нужно капитального строительства какого-то
там суперакадемгородка или чего-то подобного, а нужна
правильная организация людей, которые уже работают,
но они не собраны, не организованы. Давайте, так ска-
зать, по статьям рассмотрим уже имеющийся научный
потенциал Российской Федерации. Во-первых, там масса
ведомственных научно-исследовательских институтов с
неплохим оборудованием. Это относится и к биотехноло-
гии, и к химической промышленности, к машиностроению,
и к прикладной физике. Но у них есть общая беда —
нередко на коллектив в несколько тысяч человек прихо-
дится всего два-три кандидата наук.
' Теперь представим себе, что такой институт перешел
из ведомственного подчинения в состав академии. Уже
одним этим мы, наконец, преодолеем межотраслевую раз-
общенность, перейдем к коллегиальному демократиче-
скому управлению наукой на уровне президиума Акаде-
мии наук РСФСР.
Добавим к сказанному, что у нас многие министерст-
ва сейчас объединены и некоторые институты вообще вы-
пали из непосредственного поля зрения ведомств. Они
остались без руля и ветрил, без плана и бюджетного фи-
нансирования. Поэтому самое время использовать возмож-
ности таких институтов для решения крупнейших проблем
федерации в области экологии, транспорта, связи, здра-
воохранения, строительства, технологий для переработки
в легкой и пищевой промышленности. Конечно, структура
п состав таких институтов должны быть тщательно рас-
смотрены с точки зрения соответствия новым задачам.
Они не должны дублировать институты Академии
наук СССР.
Еще один резерв связан с конверсией институтов во-
енно-промышленного комплекса. У них появляется боль-
шая возможность работать по открытым планам, активно
сотрудничать с гражданскими организациями.
О высшей школе. О ее консервативности, ее недостат-
ках. говорилось и говорится немало. Но ведь и в причи-
нах этого разобраться надо. Это беда, что ведущие уче-
ные Академии наук СССР не имеют своих кафедр в выс-
шей школе. Там работает много профессоров — привер-
570
Поиски, проблемы, решения
женцев вчерашнего дня, которые и растят на смену себе
подобных. А стране нужны научные лидеры, мыслящие
люди, труды, научные по перспективным направлениям,
по широкому фронту прорывов в науке.
Но откуда все это появится, если вузы не имеют воз-
можности взяться за решение первостепенных задач?
При университетах только на территории Российской Фе-
дерации создано более тридцати НИИ. И все они, как
правило, действуют локально, пытаются найти какие-то
хоздоговорные, а значит, мелкие работы. Включение их в
академию, где слышен общий голос и высшей школы,
и промышленности, и собственно академии, поможет из-
бавиться от всего отжившего, ненужного и поддержать
новое. Вместе с тем значительно облегчилось бы привлече-
ние к работе в высшей школе академиков Российской
Федерации из промышленности. Это очень важно для
развития научного потенциала вузов, обучения студентов,
а также для реальной интеграции научных сил респуб-
лики.
В заключение обоснования необходимости Российской
Академии наук хотел бы напомнить: сейчас во всем мире
к науке самое почтительное отношение. Мы же потихонь-
ку о науке и научно-техническом прогрессе стали забы-
вать. Может быть, сказалось увлечение политическими
и экономическими реформами. Это, безусловно, важно.
Но ведь и здесь мы опять сталкиваемся с тем, что у нас
не хватает в этих областях глубоких научных исследова-
ний. От кого их ждать? Конечно же, от новых научных
образований, избавленных от последствий давления ста-
рой догматической системы.
Похоже, мы снова подходим к взаимоотношениям
будущей российской и существующей «большой» акаде-
мий...
Но складывающуюся ситуацию требуется оценить
глубже. Да, сам факт существования «большой» академии
долгое время сдерживал создание академии российской.
Но это совсем не значит, что появление «новорожденного»
должно повлечь ухудшение «здоровья» одного из его ро-
дителей. Проведенные опросы показали, что 70% уче-
ных — за создание Академии наук РСФСР без ущерба
для сложившейся системы академических институтов..
Будущее науки России
571
Другое дело, что не исключено: старые институты не вы-
держат конкуренции с новыми и, так сказать, отомрут
естественной смертью. Более того, появятся веские при-
чины разобраться, какие же научные учреждения десят-
ками лет не выдают результатов. И на этой базе постро-
ить новые институты, избрать новых членов Академии
наук СССР.
Иначе, видимо, должны сложиться и взаимоотношения
между республиканскими и союзной академиями. Ведь
раньше как было? Все привыкли к тому, что «старшая се-
стра» всем помогает и за всех решает. С появлением Рос-
сийской академии возникнут условия для контактов рес-
публиканских академий уже на равных, демократических
началах, на договорной основе. Видимо, в связи с этим
должны измениться и функции союзной академии.
Очень большие надежды мы возлагаем на Российскую
академию в решении задач научно-технического прогрес-
са. Дело тут вот в чем. Еще во времена Н. С. Хрущева
около ста институтов технического профиля, определяв-
ших развитие таких важнейших отраслей, как энергетика,
материаловедение, химия, вычислительная техника, ма-
шиноведение, автоматика и автоматические процессы,
были выведены из состава Академии наук СССР. Попав
под ведомственный диктат, о котором уже говорилось,
они попросту потеряли свое лицо, переключившись на ре-
шение мелких, сиюминутных проблем. Вместе с тем ги-
гантский урон был нанесен Академии наук. А вот на Ук-
раине академику Б. Е. Патону удалось сохранить такие
институты в составе Академии наук Украинской ССР.
И теперь мы видим, какой потенциал в области научно-
технического прогресса набрала за четверть века эта рес-
публиканская академия.
Думаю, что в масштабах общегосударственных этот
пробел возможно восполнись при создании Академии наук
Российской Федерации, вернуть туда упомянутые сто ин-
ститутов из промышленности. Я говорю «вернуть», пото-
му что все те институты были расположены на террито-
рии Российской Федерации и трудились на ниве научно-
технического прогресса России. Работали в них люди,
проживающие на территории этой республики. Поэтому
Академия наук РСФСР имеет полное моральное право па
то, чтобы эти институты возвратили.
572
Поиски, проблемы, решения
Вы рисуете весьма широкую перспективу, и потому
все более напрашивается вопрос: какими же все-такй пред-
ставляются взаимоотношения этих новообразований с уже
существующими научными организациями, в частности с
такими «китами», как Сибирское, Уральское, Далъневос-
1 очное отделения АН СССР?
Если говорить в общем, то на деловой, а когда
нужно, то и на конкурсной основе. Но я понимаю, о чем
Вы спрашиваете. Так вот, если какая-то группа институ-
тов или какие-то отделения и даже отдельные ученые не
захотят работать в составе «большой» академии, то они
могут перейти в систему Академии наук РСФСР. Понят-
но, что это сложный вопрос не только организационно,
но, если хотите, и морально. Ведь переход с союзного на
республиканский уровень вроде бы подразумевает какое-
то понижение в научном ранге. Поэтому мы специально
обсуждали такую возможность на заседании Президиума
АН СССР. И в принципе пришли к такому выводу: все
зависит от морального самочувствия ученого. Ведь мы же
знаем, что, например, многие специалисты Грузии наи-
более престижным считают для себя работать в респуб-
ликанских институтах. А почему в России это должно
быть иначе? Но, повторяю, такие процессы должны про-
исходить на демократической основе, без силового давле-
ния и, самое главное, без спешки.
Но, кроме «большой» академии, в России существую!
другие крупные научные учреждения. Как мыслятся взаи-
моотношения с ними?
Давайте вспомним, как остро стоят в республике во-
просы ее экономического развития, градостроительства,
выполнения Продовольственной программы. Ясно, что
без сотрудничества с подразделениями ВАСХНИЛ эти
проблемы не решить. А региональные процессы? Гигант-
ская по территории республика руководствуется пример-
но .одинаковыми подходами для Нечерноземья и Дальнего
^Востока, для Северами для Юга. У нас нет таких орга-
низаций, которые бы всерьез этим занимались. Здесь нуж-
ны научные прогнозы, ^которые помогали бы Верховному
Совету, правительству принимать правильные, решения.
Я хочу сказать, что в новой академии должно быть
мощное крыло.,/связанное с экономическими исследова-
ниями, опирающимися на общесоюзные достижения.
Будущее науки России 573
Примерно так же стоит вопрос и об исследовании на-
циональных проблем РСФСР. Сейчас у нас появились но-
вые, молодые силы, которые способны этим заниматься.
Им надо создать необходимые возможности. Наконец, есть
такие вопросы, которые лежат на грани, на стыке наук.
Скажем, медицины и биологии, биологической защиты
растений и урожайности. Они слабо представлены в «боль-
шой» академии, но требуют развития. А в России тради-
ционно сложились научные школы, которые пока не име-
ют возможностей для развития. Их и должна предоста-
вить Академия РСФСР, действуя совместно с ВАСХНИЛ,
Академией медицинских наук и, конечно, с тем крылом,
которое занимается общественными науками в Академии
наук СССР.
Ну и раз уж у нас зашла речь о взаимодействии на-
учных организаций, хотел бы сказать несколько слов об
Академии технических наук, вопрос о создании которой
ставится все настойчивее. Такая академия, конечно, нуж-
на. Именно она должна определять научно-техническую
политику в стране, решение таких крупных проблем, как
связь, транспорт, проводить экспертную оценку наиболее
масштабных проектов и т. д. Но, на мой взгляд, браться
за создание еще одной академии есть смысл только после
того, как будет создана и проработает какое-то время
Академия наук РСФСР. Это позволит точнее взвесить ее
организацию и структуру, определить, каков будет ее
удельный вес после включения в АН РСФСР институтов,
кафедр и отдельных проблемных лабораторий высшей
школы.
Тогда остается последний вопрос: кто и когда уполно-
мочен вынести окончательное решение об Академии наук
РСФСР?
Я думаю, это надо решать немедленно Совету Минист-
ров РСФСР. Но начинать все-таки следует с создания ор-
ганизационной группы, с определения кандидатуры орг-
президента и перечня институтов, которые войдут в но-
вую академию. Более того, институты при университетах,
лаборатории высшей школы, а также отдельные лица,
достигшие выдающихся научных результатов, могут при-
нять участие в конкурсах по выборам в академию. Здесь
не надо гнаться за количеством. Главное — заложить на-
дежный фундамент для нового, действенного научного
В74
Поиски, проблемы, решения
учреждения, которое в условиях перестройки могло бы
работать с полной отдачей во имя научно-технического
прогресса страны.
НАУКА И МОЛОДЕЖЬ*
Почему к колебаниям, вибрациям приковано внима-
ние ученых? И почему к решению этих проблем так же-
лательно и так необходимо привлечь молодежь, идущую
в науку?
Начну с того, что речь идет не только о новых, но и
об очень интересных и перспективных научных направ-
лениях в области механики и машиностроения. Их появ-
ление и развитие связаны с созданием новейших техно-
логических процессов производства, с проектированием
новых поколений машин, которые составят основу произ-
водственного аппарата народного хозяйства в годы наше-
го столетия и в первые десятилетия будущего XXI века.
Из опыта науки известно, что становление и развитие
новых научных теорий, разработка новых направлений
научно-технического прогресса во многом определяются
участием творческой молодежи. И это не случайно. Мо-
лодежь, пришедшая в науку, не придерживается, как пра-
вило, старых, установившихся традиций, всегда по-свое-
му, по-новому хочет подойти к решению различных задач.
Особая сила и активность молодого исследователя прояв-
ляются в том, что он смотрит на получаемое им научное
наследство прошлого свежими глазами, еще не привык-
шими к общепринятому, к трафарету. Молодые научные
таланты почти всегда поднимают научные исследования
на новый уровень, добиваются крупных, иногда выдаю-
щихся результатов.
Именно в таком, активном, свежем, оригинальном, под-
ходе нуждается сейчас машиностроение — наука о маши-
нах, которая изучает теорию работы, вопросы расчета,
проектирования, изготовления и эксплуатации машин.
Иногда в силу укоренившихся традиций и векового
опыта машинного производства создается не совсем вер-
ное представление о машиностроении как об отрасли тех-
1 Из статьи: Машины сегодня и завтра // Ленин, наука, молодежь.
М.: Наука, 1980. С. 324-331.
Наука, и молодежь
575
ники и промышленности. Полагают, что машиностроение —
это уже достаточно хорошо разработанная область, где,
по существу, нет таких крупных проблем принципиально-
го значения, которые могли бы сравниться с открытиями
и техническими решениями, например, в области ядерной
физики.
Это далеко не так. Именно в настоящее время маши-
ностроение испытывает свое, так сказать, второе рожде-
ние, обусловленное крупными открытиями и научно-тех-
ническими достижениями в области физики, механики,
химии, электроники и т. д. Эти науки стимулируют раз-
витие машиноведения, создают качественно новые на-
правления исследований, что, в свою очередь, требует
притока новых научных сил.
И здесь мы подходим к еще одному аспекту проблемы.
В связи с чрезвычайной сложностью современного обору-
дования — машин, механизмов, аппаратов, приборов —
машиноведение как крупная и комплексная техническая
наука не может быть уделом одиночных исследователей.
Это область науки требует знаний и усилий больших кол-
лективов ученых, требует активности, боевитости, моло-
дой творческой энергии в соединении с опытом и знания-
ми, которые накоплены на нелегком пути научного про-
гресса.
Поэтому мы рассчитываем на прекрасный сплав моло-
дых дарований, молодой активности и энтузиазма с муд-
ростью и глубиной познаний зрелого поколения ученых.
Этот сплав, это содружество позволяют осуществить наи-
более смелые замыслы, решить самые трудные научно-
технические проблемы.
Хочу добавить к этому несколько пожеланий, навеян-
ных и собственным |опытом, и опытом моих коллег. Мо-
лодой ученый не может и не должен замыкаться в узкой
области анализа, расчета или проектирования. Он должен
обладать широким кругозором — общественно-политиче-
ским и естественнонаучным. Ему необходимо быть эруди-
рованным в математике и физике, химии и биологии, ме-
ханике и электронике. Он должен знать историю науки,
изучать опыт и пути научно-технического прогресса.
И несомненно, он должен понимать задачи науки, ее от-
ветственность перед своей страной и народом. Как это все
сделать? Ответ простой: работать постоянно, увлеченно с
ранних, юношеских лет,
576
Поиски, проблемы, решены
Очень важно еще в студенческие, и даже школьные
(мальчишеские), годы выбрать свое собственное направ-
ление, определить круг интересов и никогда не огорчать-
ся, не сгибаться перед возможными трудностями, который
обязательно возникнут на пути к достижению поставлен-
ной цели.
Иногда один штрих определяет будущее. Я вспоминаю
свои мальчишеские годы, через которые прошла война и
линия фронта. Несмотря на все трудности, переживания
и опасности, когда немецкие снаряды разрывались в 2—
3 метрах от нас, а пикирующие вражеские самолеты сбра-
сывали бомбы и когда на наших глазах ежедневно разру-
шались дома (а там, под обломками домов, оставались
люди!),—у нас, мальчишек, не было страха, а был пора-
зительный оптимизм, бесконечная вера в победу и в
окончание войны и ненависть к фашизму. Масштаб вой-
ны определял наше не по мальчишеским годам серьезное
мировоззрение, определял масштаб и глубину волновав-
ших в то время проблем новой техники.
Естественно, в те годы я не коллекционировал иност-
ранные марки, а собирал осколки бомб, снарядов, мин,
гильзы патронов и снарядов и всегда внимательно рас-
сматривал причудливые формы еще дымившегося и часто
еще теплого металла... Эта коллекция была моей первой
творческой «лабораторией». Эти явления физики и меха-
ники привлекали мое внимание, пробуждали интерес к
проблемам динамической прочности. Мальчишкой я пы-
тался найти ответ на мучившие тогда меня вопросы о
характере разрушения металла, законах его прочности,
о колебаниях домов и оконных стекол от взрывных волн,
об удивительных парадоксах, когда разорвавшаяся рядом
со зданием бомба не приносила ущерба, а далекая взрыв-
ная волна уходившей уже далеко на запад линии фрон-
та приводила к сильным сотрясениям зданий... В резуль-
тате поиска ответов на эти вопросы я посвятил свою
жизнь динамической прочности машин и колебаний в
машинах.
Решение проблем большого государственного масшта-
ба — дело прежде всего молодых ученых, тех, кому пред-
стоит принять эстафету науки и с честью пронести er в
будущее.