Оглавление
Предисловие
Глава 1
Семья. Детство.
Учеба. Московский индустриально-педагогический институт им. К. Либкнехта
Глава 2
Состояние теории механизмов и машин
в СССР (20-30-е годы)
Глава 3
Начало творчества.
Московский авиационный институт. Московский авиационно-технологический институт
Глава 4
Становление
исследований в области динамики и автоматизации металлургических машин.
Днепропетровский металлургический институт и Институт черной металлургии АН
Украины
Глава 5
Развитие идей по динамике машин
Глава 6
Работы по
уравновешиванию металлургических машин. К дискуссии о силах вообще и силах
инерции в частности
Глава 7
Экспериментальные
исследования. Унификация методов экспериментального исследования машин
Глава 8
Структурный анализ и синтез
механизмов
Глава 9
Киевский период деятельности.
Последние годы жизни
Глава 10
Педагогическое наследие. Ученики.
Воспоминания
Основные даты жизни и деятельности
С.Н. Кожевникова
Указатель трудов
С.Н. Кожевникова
Литература о жизни и научной
деятельности С.Н. Кожевникова
Приложение
Указатель имен
Глава 1
Семья. Детство. Учеба.
Московский индустриально -педагогический
институт им. К. Либкнехта
Сергей Николаевич Кожевников родился 23 сентября
Дед, Иван Иванович Кожевников, и бабушка, Наталья Ивановна Кожевникова, со стороны отца были мещане, уроженцы г. Трубчевска. Иван Иванович был мелким торговцем, разорившись, работал на Брянском металлургическом заводе. Умер он рано, оставив Наталью Ивановну с пятью детьми.
Наталья Ивановна была грамотной, интересовалась политикой,
читала газеты, была убежденной монархисткой. После смерти Ивана Ивановича,
кормильца семьи, она стала шить. Финансовые трудности вынудили семью отдать
тогда еще четырнадцатилетнего сына Николая на металлургический завод. Сначала
"мальчик для битья", подмастерье, Николай Иванович вырос со временем
в валцтокаря 9-го разряда, мастера цеха, очень
уважаемого в рабочей среде. Умер он в
Дед, Ефим Антипович Захаренков, и бабушка, Прасковья Ивановна Жидра, со стороны матери были крестьяне. Прасковья Ивановна, уроженка с. Бежицы Брянской области, крепостная и неграмотная женщина, вела домашнее хозяйство, а Ефим Антипович, имея лишь начальное церковно-приходское образование, стал впоследствии главным механиком Брянского металлургического завода, известным и видным человеком в Екатеринославе, куда он переехал вместе с семьей из Брянска в связи с открытием металлургического завода. У Ефима Антиповича и Прасковьи Ивановны было 15 детей, из них выжили 10. Все сыновья оказались очень способными людьми. Особенно выделялся старший сын, Иван, талантливый механик. Самая младшая дочь, Матрена, окончила гимназию, Бестужевские курсы в Петрограде, стала специалистом в области физико-математических наук.
Прасковья Ивановна была большой подвижницей: родив 15 детей, поставила "на ноги" десятерых, достраивала второй этаж дома, который приобрел Ефим Антипович для семьи на 4-й Чечелевке. Дочерей выдавала замуж в 16-17 лет, чтобы не остались "вековухами".
Родители Сергея Николаевича
обвенчались в
В Екатеринославе,
на 4-й Чечелевке, семья Кожевниковых начала расти: в
У братьев с детства проявились математические способности, и для поступления в гимназию их готовили дома и в частной школе.
В 1912г. Юлиан был определен в 1-й класс реального училища, спустя год начал учиться Сережа. Родители и педагоги, готовившие детей к учебе, считали Сережу более способным, чем Юлиан, поэтому его определили в 1-ю Екатеринославскую классическую гимназию. Основное внимание здесь уделяли русскому и латинскому языкам, преподавали греческий, немецкий языки. Любимыми предметами Сережи стали география и естественная история; значительный интерес вызывали алгебра и особенно геометрия.
Начало войны
В гимназии Сережа проучился 3
года и часть четвертого класса. К концу
В годы учебы в училище разносторонний и увлекавшийся Сережа -солист оркестра струнных инструментов, организатор и руководитель авиакружка, председатель ячейки рабочих-металлистов, продолжал активно изучать математику, языки, литературу, готовил себя к продолжению учебы в вузе. Математика и особенно техника понимались как наиболее нужные.
31 июля
В год учебы Сергея Николаевича на
подготовительном курсе института математику и механику там вел Н.Г. Бруевич, впоследствии академик Академии
наук СССР, видный ученый в области механики и теории механизмов и машин. Было
ему тогда 29 лет, и он только начинал свою педагогическую и научную деятельность.
Вот что писал Николай Григорьевич о своей жизни в то время: "Родился я в
В
Условия учебы в Индустриально-педагогическом институте, как, впрочем, и в других вузах Москвы, были не из легких. Аудитории не отапливались, приходилось работать в пальто. Кроме того, существовала предметная система: студенты могли слушать, готовиться и сдавать экзамены по любому предмету и в произвольной последовательности. Ректором института в это время был Н.И. Барбашев, проректором по учебной работе - Л.Б. Левенсон, математику преподавали Н.К. Бари, А.Н. Колмогоров, М.А. Лаврентьев, А.Я. Хинчин, геометрию вел Н.А. Глаголев, прикладную механику - А.П. Малышев, Л.Б. Левенсон, физику- П.А. Ребиндер, сопротивление материалов, детали машин, проектирование деталей машин - Г.Э. Проктор.
Большое значение в судьбе Сергея
Николаевича имела его встреча с Г.Э. Проктором. Георгий Эдмундович Проктор, выдающийся педагог и ученый-механик,
специалист в области теории упругости и механики грунтов, широко образованный
человек, был профессором МИПИ им. К. Либкнехта. Начиная с
Г.Э. Проктор родился в
Получение диплома
инженера-технолога носило формальный характер: состоялась защита в Совете
института двух научных работ: "Новая теория изгиба балок, лежащих на
сплошном упругом основании" и "Проект цилиндрического затвора с
передним козырьком для плотины с отверстием 4,13 х
В октябре
С
Педагогическая нагрузка не мешала
Георгию Эдмундовичу продолжать исследования по
поставленной им же проблеме: "Об изгибе прямоугольной пластинки,
заделанной одним концом и нагруженной нормальной к оси косинусоидальной
нагрузкой, распределенной по длине и лежащей в срединной плоскости", о
влиянии на изгиб балок на упругом основании смятии стенок балки и осадки
основания. В конце
В
По возвращении из Германии Г.Э. Проктор переехал в Москву. Здесь он работает в Государственном научно-эспериментальном институте сооружений при НТУ ВСНХ, где разрабатывает новую методику определения несущей способности грунтов (скоростной метод с оценкой ожидаемой длительной осадки), а также методику и аппаратуру для длительных наблюдений за осадкой сооружений.
В сентябре
Кафедра технической механики была
небольшой: Г.Э. Проктор, Л.Б. Левенсон, И.В. Иванов-Загребалов. Последний
вел практические занятия по теоретической и прикладной механике. К чтению
лекций по прикладной механике в мае
Как известно, сначала проводилась разработка прикладных проблем механики машин в условиях новой школы, затем началось исследование основных проблем теории. Именно этой последней цели стремился подчинить педагогическую работу по прикладной механике А.П. Малышев.
В основу лекций по прикладной
механике в МИПИ им. К. Либкнехта были положены лекции, которые он читал студентам
Томского технологического института в 1918-1923 гг. Они были изложены в его
"Прикладной механике" (выпуск I, "Структура и синтез
механизмов", 1923), работе "Анализ и синтез механизмов с точки зрения
их структуры" (
Г.Э. Проктор, деканат (в те годы - бюро) физико-технического отделения в лице B.C. Титова, А.Я. Хинчина, Л.Б. Левенсона обратились к А.П. Малышеву также с просьбой об "организации отсутствующих в Институте кабинетов", в частности кабинета прикладной механики, гарантируя увеличение ему оклада до 2/3 профессорской ставки. В связи с этой просьбой Малышев писал: "Что касается организации кабинета прикладной механики при Институе, то я считаю эту организацию необходимой,... если бы Институт мог выделить для организации кабинета ответственное лицо, я охотно принял бы на себя руководство или консультирование в этой работе".
Александр Петрович Малышев
родился в
В
МТИ ведет свое начало с
А.П. Малышев вместе с Н.И. Ивановым принимал участие в создании факультета текстильного машиностроения и его конструкторского и производственного отделений, был первым деканом этого факультета. Факультет готовил конструкторов машин текстильной промышленности, и Александр Петрович читал для них прикладную механику, а также трансмиссионные устройства и их детали.
Малышев представлял МТИ в составе ЦК Союза текстильщиков,
где не раз освещал задачи, стоящие перед институтом. Педагогическую работу он
совмещал с научной и инженерной деятельностью в Протезном институте, в
Сразу с приходом на работу в МТИ А.П. Малышев начал
организацию лаборатории прикладной механики, которая со временем стала образцом
для многих технических вузов страны. В ней были проведены многочисленные работы
по заданиям НТУ ВСНХ, распорядительного бюро по текстильному машиностроению,
Московского машиностроительного треста "Шарикоподшипник". Так, в
лаборатории прикладной механики проводились испытания веретен, ткацких станков.
При одном из таких испытаний веретен до 35 тыс. об/мин, зимой
Значительное внимание уделялось А.П. Малышевым эксперименту, поэтому в лаборатории экспериментальными методами исследовались изнашиваемость металлов от трения, изнашиваемость кожи от трения, вопросы передачи гибкой связью при некруглых шкивах, кинематические и динамические характеристики автоматических станков.
Естественно, что Индустриально-педагогический институт был
заинтересован в сотрудничестве с таким педагогом и специалистом, как
А.П. Малышев. Ему предложили чтение прикладной механики по 4 часа в неделю
с сентября
Лев Борисович Левенсон родился в
В
Сергею Николаевичу Кожевникову нравилось учиться в МИПИ. Институт был небольшим, преподаватели, в большинстве начинающие в то время видные ученые, доброжелательно относились к студентам. Сергей Николаевич изучал на первых двух курсах математику, физику (отдельно - молекулярную физику), химию, теоретическую механику, причем как спецкурс была выделена графостатика, начертательную геометрию, немецкий язык. Поскольку институт готовил педагогов-инженеров с правом преподавания в школах фабрично-заводского ученичества, индустриальных профессионально-технических школах, техникумах земледелия и школах повышенного типа, усиленное внимание уделялось педагогике, педологии, психологии, научной организации труда и эволюционному учению. Даже в малой степени несерьезное отношение к этим предметам было в институте строго наказуемо. Курьезный случай в связи с этим произошел с Сергеем Николаевичем на 2-м курсе: увлекающийся математикой, механикой, графостатикой и несколько недооценивший значение педологии, он обратился в правление института с просьбой перевести его на 3-й курс без сдачи педологии, мотивируя это тем, что отдыхал в доме отдыха и был в лагерях на учении. Однако тут же получил ответ: "оставить на второй год". Конечно же, экзамен был сдан, перевод на 3-й курс состоялся, но это послужило серьезным уроком недопустимости деления предметов на нужные и ненужные.
На третьем, четвертом курсах читались прикладная механика, сопротивление материалов, детали машин с проектированием, технология металлов, электричество и электротехника, термодинамика, теплотехника, станки (детали, монтаж, основы кинематического расчета и управления), начались лабораторные работы по испытанию материалов.
Работа в лабораториях по испытанию материалов и деталям машин сблизила С.Н. Кожевникова с Г.Э. Проктором, а разработка курсовых проектов по прикладной механике, участие в создании кабинета прикладной механики института - с А.П. Малышевым. Уже на третьем курсе под руководством Александра Петровича молодой Кожевников занялся решением ряда задач динамики долбежных станков, анализом спичечных машин-автоматов, причем многие вопросы решались экспериментально в лаборатории прикладной механики.
В период учебы Сергей Николаевич
проявлял незаурядные способности, чем выделялся среди своих сверстников. Талант
никогда не остается незамеченным. Когда в январе
На третьем, четвертом курсах
института началась производственная (заводская и школьная) практика, сначала в
учебных мастерских института, затем на заводе "Манометр", спичечной
фабрике "Пролетарское знамя", Людиновском
машиностроительном заводе, заводе Маленкова. Педагогическая практика, отработка
дидактики преподавания проходила в школе фабрично-заводского ученичества завода
"Икар". На Людиновском машиностроительном
заводе с помощью прибора Малышева он проводил экспериментальные исследования
неравномерности хода локомотивов, на фабрике "Пролетарское знамя" под
руководством Малышева занимался исследованием спичечных машин. Во время
прохождения практики Сергей Николаевич не ограничивался выполнением только
необходимого задания. Он организовал ячейки по цехам, делал доклады о состоянии
техники, в Чудове он организовал и возглавил вечерние рабочие курсы, работал с
изобретателями. Там же в октябре-ноябре
Еще студентом третьего курса, в
В
Полученный отпуск был с успехом использован для постройки опытного устройства, которое прошло все испытания и было впоследствии запущено в серийное производство.
Уже спустя полтора года в апреле
Перед окончанием института по рекомендации Г.Э. Проктора С.Н. Кожевникову было поручено разобраться со станком для механизированного изготовления кирпича, который не работал. Г.Э. Проктор передал Сергею Николаевичу проект. Внимательно изучив документ, Сергей Николаевич нашел причину: в станке неправильно рассчитаны степени свободы. Он все пересчитал, перечертил и доложил о результатах своей работы на заседании Государственной комиссии, которую возглавлял М.И. Калинин. За проделанную работу Сергей Николаевич получил благодарность от председателя правительственной комиссии. Профессор Г.Э. Проктор на его проекте написал: "Молодой орленок расправил свои сильные крылья".
В аспирантуру МИПИ им.
К. Либкнехта Сергей Николаевич был зачислен в сентябре
Евгении
Семеновне пришлось согласно ранее заключенному контракту ехать в г. Днепродзержинск преподавать в вечерней рабочей школе
металлургического завода. Вернувшись в Москву, она вместе с Сергеем Николаевичем работала в
Институте повышения квалификации инженерно-технических работников, где Сергей
Николаевич подрабатывал, преподавая физику и математику. Жили они в это время
на аспирантской даче под Москвой, в Никольском, здесь и родился 7 декабря
Глава 2
Состояние теории механизмов
и машин в СССР
(20 - 30-е годы)
В 20-30-е годы, т.е. годы учебы и становления С.Н. Кожевникова как ученого и педагога, происходил пересмотр взглядов на содержание и задачи теории механизмов. Впервые была поставлена задача -построить эту дисциплину не на базе описания свойств отдельных механизмов, а на базе строгой научной методологии, позволяющей рассматривать не отдельные механизмы, а их совокупности, обладающие общими структурными, кинематическими и динамическими свойствами.
Курс теории механизмов и машин в 20-х годах в Советском Союзе читался под разными наименованиями: "Прикладная механика", "Кинематика механизмов", "Динамика машин". Преподавателями были главным образом ученики Н.Е. Жуковского или ученики его учеников. В качестве учебников принимались различные переработки курсов В. Понселе по прикладной механике - учебники Н.И. Мерцалова, Л.П. Рузского, А.А. Радцига. Эти же учебники, иногда с небольшими изменениями, переиздавались и в 30-е годы. Разработка проблем прикладной механики в основном была направлена на решение методических вопросов и лишь некоторые ученые занимались решением отдельных вопросов науки о машинах. Первыми учебниками по теории механизмов и машин для высшей технической школы были учебники А.П. Малышева, Л.Б. Левенсона, Я.В. Столярова, В.В. Арнольда и Л.П. Смирнова.
Одним из первых приступил к исследованию
прикладной механики А.П. Малышев. В
6(п - 1) = 5m5 + 4m4 + 3m3 + 2m2 + m1, + 1,
где п- число твердых звеньев, m5, m4, m3, m2, m1 - число пар соответствующих классов.
Одним из первых А.П. Малышев начал разработку проблемы синтеза механизмов. Он различал формальный, практический и математический синтез. На кафедре прикладной механики МТИ он ставил экспериментальные работы в области теории механизмов.
Именно здесь в 1928-1934 гг.
проходил стажировку Сергей Николаевич, именно здесь он впервые начал
знакомиться с трудами классиков науки о машинах - Ф. Рело, П.Л. Чебышева, Л. Бурместера, Ф. Грасгофа. Затем он изучил работы А.П. Малышева по структуре механизмов.
В этих работах содержалась обширная библиография по кинематике механизмов,
включающая исследования Р. Виллиса, А. Кели, Дж. Сильвестера, М. Грюблера, П.О. Сомова, а также Л.В. Ассура. Работа Л.В. Ассура увлекла и заинтересовала С.Н. Кожевникова. В подтверждение
собственным мыслям о возможностях, открываемых методикой Ассура,
он прослушал в
Кроме того, в лаборатории прикладной механики МТИ Сергей Николаевич увлекся техникой эксперимента в области кинематики и динамики механизмов и машин швейной промышленности, проводимого под руководством А.П. Малышева. Таким образом, именно от Малышева, руководимых им кафедры и лаборатории прикладной механики, берет свои истоки интерес С.Н. Кожевникова к проблемам структуры и классификации механизмов, динамики машин, знакомство с И.И. Артоболевским, переросшее затем в многолетнюю и плодотворную творческую дружбу.
Важный вклад в дело изучения механизмов сделал ученик Н.Е. Жуковского В.П. Горячкин (1868-1935). По окончании МГУ, а затем МВТУ он был приглашен в Московский сельскохозяйственный институт для постановки преподавания курса "Учение о сельскохозяйственных машинах и двигателях". В результате многих исследований, произведенных над машинами сельскохозяйственного производства, он создал учение о машинах-орудиях сельскохозяйственного производства, чем открыл новую главу прикладной механики, которая до него ограничивалась учением о машинах-двигателях.
Несколько позже занялся
исследованием динамики горных машин Л.Б. Левенсон - профессор МИПИ, а впоследствии
Ленинградского горного института. Он издал в
В
Первый отдел подразделялся на группы в зависимости от осуществляемого механизмом движения. Второй отдел делился на классы, из которых наибольшее значение имели первый класс (трехзвенные цепи) и второй класс (четырехзвенные цепи). Третий отдел включал два класса, которые в свою очередь подразделялись на группы.
В
Одновременное изложение кинематики и динамики было принято
и в учебнике "Общие основания теории машин" профессора Петроградского института гражданских инженеров В.В. Арнольда. Учебник был опубликован в
В МВТУ над вопросами теории машин и механизмов работал Л.П. Смирнов (1877-1954). Он окончил МВТУ и в
Пропедевтический курс основ машиностроения в МВТУ читал
А.И. Сидоров (1856-1931). Он окончил МГУ, а затем МВТУ, в
Характерной особенностью первых учебников, опубликованных в
20-е годы, был повышенный интерес к изучению структуры механизмов. В связи с тем что в практике машиностроения начали появляться
пространственные механизмы, стали изучать и их. Так, в
В
Вопросами теории механизмов занимались также профессор МВТУ А.П. Котельников, профессор Одесского политехнического института Н.С. Васильев; в Санкт-Петербурге - Л.Г. Лойцянский и А.И. Лурье, А.П. Иванов, Н.И. Колчин, С.В. Вяхирев, С.А. Гершгорин; в Харькове - А.И. Сырокомский и Я.Л. Геронимус; в Днепропетровске - Я.И. Грдина и др.
С.Н. Кожевников начал работать на кафедре прикладной
механики Московского авиационного института в
Формирование Кожевникова как ученого и учителя проходило в обстановке общего трудового подъема, нацеленного на выполнение первого пятилетнего плана. Началось строительство первенцев машиностроения, что резко обострило проблему подготовки инженерных кадров и привело, как следствие, к реорганизации системы высшего образования в стране. Это, в свою очередь, потребовало переработки учебных планов и программ, критического пересмотра всей системы наук, изучающих машинную технику. Кроме того, в результате быстрого развития отечественного машиностроения были заложены основы целого ряда важнейших его отраслей, что также заставило пересмотреть вопросы теоретического обеспечения науки о машинах.
Все это обусловило дискуссию о содержании, методах,
значении прикладной механики, начатую в
Статья Капустина, поставленная в ней проблема оказались своевременными: ведь наука о машинах явно отставала от практического машиностроения, не удовлетворяла ни преподавателей, ни заводских инженеров. Поэтому положения статьи, касающиеся вопросов общей теории машин, теории исполнительных и передаточных механизмов, теории машин автоматического действия, сразу попали в центр внимания. В дискуссию включились: А.П. Малышев статьей "Конструктор, втуз и прикладная механика"; В.В. Данилевский "За марксистско-ленинскую науку машиноведения"; М. Горфинкель - "Теория машин на переломе"; А.А. Радциг - "Имеются серьезные возражения"; Н. Еромицкий - "Машины должны иметь свою систему элементов"; Е.Л. Николаи - "О социалистическом машиноведении"; А. Слободкин -"Прикладная механика и автоматостроение"; Е. Стрелков - "Какой должна быть социалистическая теория машин"; Н. Орлов - "Создание социалистической теории машин - неотложное дело"; С. Андельман, И. Будницкий и др. - "За марксизм-ленинизм в технической теории"; И.И. Артоболевский - "Перестроить систему изучения кинематики и динамики машин"; В.В. Добровольский - "Каким должен быть курс теории механизмов"; Н. Данильцев, А. Макаров - "Ничего нового" и многие другие машиноведы страны. Как видим, дискуссия охватила широкие научные и технические слои общества.
Первым отреагировал на статью Капустина А.П. Малышев. Он поддержал ее положения о необходимости уточнения содержания курса прикладной механики, но предложил свой вариант тем, входящих в него. Это - учение о движении органов механизмов, структура механизмов, методы их исследования и построения, принципы построения автоматов, законы трения в машинах. При этом следовало отличать теорию передаточных механизмов от теории исполнительных механизмов, разработать отдельно теорию технологических машин. Предлагалась схема прикладной механики: 1. Учение о приводах; 2. Учение о движении органов машин (методы кинематики и динамики машин); 3. Механика машин по специальности. Последнее предложение А.П. Малышева было поддержано известным историком техники В.В. Данилевским.
Согласившись в целом с постановкой проблемы о неудовлетворительном состоянии курса прикладной механики, некоторые участники дискуссии выступили с резкой критикой ряда положений статьи Капустина. Так, А.А. Радциг, М. Горфинкель отметили некоторую расплывчатость его идей, отставание от реального состояния дел, поскольку многое из предложенного им уже реализовано в практике технической школы. Радциг подверг критике идею переноса части курса электротехники в прикладную механику, обратил внимание на то, что еще Ф. Рело предусмотрел возможность включения в науку о машинах гидравлических и пневматических машин, отрицательно оценил попытку построить классификацию машин исходя из понятия "операция".
Таким образом в дискуссии наметилось два направления сторонников и противников преобразования, причем обе группы обосновывали свои позиции, базируясь на существующих схемах курса прикладной механики и в сущности предлагали лишь перераспределение материала.
Отметим еще одно направление проводимой дискуссии. По мнению П.П. Капустина, машину следовало рассматривать как социальную категорию, в силу чего общая теория машин должна иметь социологическую вводную часть. Такое мнение отвечало идеологическим установкам начала 30-х годов. Многим казалось тогда, что машина в Советском Союзе отличается от той, которая бытовала в капиталистических странах, а потому наука о машинах, равно как и другие естественнонаучные и технические науки, должна быть перестроена на основе учения диалектического материализма. Против такого подхода в науке выступил математик С.Н. Берштейн, который заявил, что между диалектическим материализмом и математикой нет ничего общего. Для того времени подобное заявление было небезопасным: С.Н. Берштейн был снят с должностей директора Украинского института математики (г. Харьков) и профессора Харьковского университета и был вынужден переехать в Ленинград.
Следующие выступления либо поддерживали (полностью или частично) тезисы П.П. Капустина, либо возражали против них. Так в № 9 "Техники" со статьей "За марксистско-ленинскую теорию машиноведения" выступил академик В. Данилевский. По его мнению, вопрос о социалистической теории машин был поднят своевременно. Вместе с тем он находит в этой статье "левацкие загибы", как, например, отрицание необходимости в зубчатых передачах, которые Капустин объявляет видом отсталым и неэкономичным. В общем был согласен с П.П. Капустиным профессор Е. Николаи (статья "О социалистическом машиноведении"). Он заявлял, однако, что в плане П.П. Капустина не предусмотрено место для механики, науки совершенно необходимой конструктору, но которая должна стать одной из важных дисциплин машиноведения.
Далее была опубликована статья "За марксизм-ленинизм в технической теории" за подписью С. Андельмана, И. Будницкого, Ш. Гуревича, Я. Рожака, Б. Эрлимана. Приведем некоторые выдержки из этой статьи, поскольку они вполне характеризуют идеологическую атмосферу начала 30-х годов: «Подвергнем коренному и решительному пересмотру и марксистской критике самые основы учения о машинах: не только определение понятия о машине, но и классификацию машин, анализ машин и все руководства и учебники по машиноведению. И иначе как реакционными нельзя назвать попытки некоторых старых механиков, например профессора Радцига и инженера Горфинкеля, изобразить дело так, будто бы весь пересмотр машиноведения должен сводиться к учету применения новых материалов, новых технологических процессов и новых стандартных деталей машин. В этих выступлениях отчетливо проявляется обычная буржуазная тенденция к тому, чтобы сохранить ту оторванность техники, технических наук от экономики, которая была характерна для всей буржуазной науки, буржуазного мировоззрения и которая должна быть ликвидирована социалистическим пересмотром всех наук на основе марксизма-ленинизма...
Этого т. Капустин не предусмотрел и с завидным бесстрашием бросил перчатку всей профессорской братии, будучи сам далеко не во всех отношениях достаточно вооруженным и подкованным. Ударив по механистам, сам т. Капустин договорился до прямого субъективного идеализма...
Капустин говорит... машиноведы лишь игнорируют определение, данное Марксом и рассматривающее машину как социальную категорию... Обходя молчанием социальную суть машины, машиноведы обходят и весь комплекс конструкторских вопросов, связанных с проблемой рабочей машины. Ну, а не напомнят ли т. Капустину чего-нибудь слова: "Ведь это же поистине нелепость, возводить машину в экономическую категорию, наряду с разделением труда..., машина не в большей мере является экономической категорией, нежели бык, который тянет плуг..."»*
Данная статья показала, в каких тяжелых идеологических условиях приходилось работать специалистам-машиноведам. По образному выражению замечательного русского металлурга В.Е. Грум-Гржимайло, в Советском Союзе промышленность была отдана на растерзание крапивному семени, т.е. чиновничеству, которое свои ошибки и просмотры перекладывало на плечи "врагов" - специалистов, отвечающих за эти ошибки сроками в тюрьмах и лагерях, а иногда и высшей мерой наказания. Выступление пяти авторов было в основном направлено против профессора А.А. Радцига, основоположника паротурбостроения в СССР, по учебникам которого по прикладной механике и теплотехнике учились тысячи студентов. А.А. Радциг писал: "Предложение т. Капустина страдает большой неопределенностью: многое из того, о чем говорит автор, уже изучается и преподается как система предметов. Предложенные им разделы так разнородны, что не могут составить одну цельную науку"**. Он замечал далее: «Главное сомнение вызывает во мне теория исполнительных механизмов: при их бесконечном разнообразии, теория их представляется мне неконкретной и бессодержательной. Разделение этих механизмов по принципу oпeраций делалось в старых курсах "общей" механической технологии, но такая система была оставлена вследствие своей нежизненности»*.
В некоторых статьях давались конкретные предложения. Так, по мнению директора Московского станкоинструментального института Н. Стрекалова науку о машинах следует строить из двух частей: кинематики и динамики станка, а теорию советского механизма - на следующих принципах: 1) дифференциация по отраслям производства машин; 2) предварительное ознакомление с теоретической механикой в историческом разрезе; 3) выделение кинематики механизмов отдельно от динамики и деталей машин; 4) изучение и осуществление максимальной безопасности в работе на данных машинах; 5) внедрение элементов сохранности механизмов (смазка и т.п.).
Очень серьезно отнесся к дискуссии В.В. Добровольский статьей "Каким должен быть курс теории механизмов". По его мнению, поскольку термин "прикладная механика" относится главным образом к теории механизмов и машин, то в состав прикладной механики должны входить общая теория машин, общая теория механизмов, общий курс приводных механизмов и спецкурсы по машиноведению. «В частности, курс теории механизмов, - писал Добровольский, - требует наибольшей переработки. Своим традиционным делением на кинематику и динамику механизмов он особенно ярко отражает тенденции формальной зависимости от неизменной "теоретической механики". Вместо такого деления мы предлагаем основать распределение материала в зависимости от классификации механизмов, а последнюю построить на принципе структурности. Дело в том, что методы синтеза и анализа механизмов как кинематические, так и динамические целиком зависят от структуры и поэтому рассмотреть механизмы одной структуры полностью со всех сторон целесообразнее, чем объединить в одном изложении кинематику механизмов такой различной структуры, как шарнирные и зубчатые, а затем в динамике снова возвращаться к уже произведенному и давно забытому кинематическому анализу тех же механизмов»**.
Это выступление в сущности
выражало мнение всех сотрудников кафедры Военно-воздушной академии, которые
серьезно занимались вопросами структуры и классификации механизмов. Позже В.В. Добровольский написал учебник, соответствующий изложенным
здесь принципам. В соавторстве с И.И. Артоболевским
он подготовил монографию "Структура и классификация механизмов", а
Артоболевский тогда же разработал свои идеи в монографии "Структура,
классификация и кинематика многозвенных плоских механизмов". Обе эти
монографии были опубликованы значительно позже, в
Несколько раньше Добровольского в дискуссии принял участие И.И. Артоболевский. Он писал, что статья Капустина совершенно правильно заостряет вопрос о ненормальном положении преподавания курсов кинематики и динамики машин для конструкторов. В самом деле, современные курсы кинематики и динамики машин дают ряд методов анализа существующих (вернее, существовавших) механизмов и почти, или за немногими исключениями, не дают методов решения обратной задачи - синтеза механизмов, т.е. той задачи, которая для конструкторов является основной.
Причины этого надо искать, с одной стороны, в отрыве этой науки от практической действительности, а с другой - в неправильной постановке этой дисциплины на конструкторских отделениях и существующих неясностях в необходимом содержании этой дисциплины.
Преподавание этой дисциплины надо вести не на базе кабинетов-музеев, снабженных громадным количеством давно уже вышедших из употребления моделей механизмов, а на базе хорошо оборудованной лаборатории, где на машинах той отрасли промышленности, в которой будет работать будущий инженер-конструктор, он сам бы провел целый ряд кинематических и динамических исследований.
Громадное большинство современных машин конструируется почти без всяких динамических и кинематических расчетов. Во всех отраслях машиностроения имеется целый ряд общих вопросов теории машин, которые до сих пор не разрешены. Сюда надо отнести вопрос о трении, вопрос о методике синтеза механизмов, теории пространственных передач, вопрос об автоматах и т.д.
Поэтому было бы своевременным поднять вопрос о создании специального института по теории машин, которому поручено было бы ведение экспериментально-теоретических исследований, имеющих общее значение для всего машиностроения, разрабатывающего методику исследования машин для отраслевых институтов и подготовляющего аспирантов и научных работников высшей квалификации.
Таким образом И.И. Артоболевский поставил дискуссионную проблему совершенно иначе.
Критически проанализировав основы курса прикладной механики начала 30-х годов, он наметил пути их дальнейшего развития. Это -усиление внимания конструкторской мысли кинематическим, кинетостатическим и динамическим расчетам машин, введение в курс задач синтеза механизмов, вопрос о трении, вибрациях в машинах, ударном действии сил, теории пространственных передач, автоматах, т.е. вопросов, которые имеют первостепенную важность в практике расчета машин. Кроме того, методика преподавания курса также должна строиться на базе реально оборудованных лабораторий. Важным оказалось выступление и В.В. Добровольского. Он заострил внимание еще на одной стороне вопроса: необходимости переработки курса теории механизмов на основе распределения материала в зависимости от классификации механизмов, причем последнюю он предлагал строить по принципу структурности.
В определенной степени Артоболевский подытожил идеи основных выступлений: был намечен план перестройки предмета преподавания, сформулированы важнейшие направления теории, над которыми следовало работать машиноведам, выявлена целесообразность создания специального научно-исследовательского института машиноведения.
Дискуссия показала, что в отношении предмета теории механизмов и машин существовало много неясностей, которые отдельные высшие технические школы страны разрешали по-разному. Но одновременно выдвинулась группа ученых, поставивших перед собой задачу разработать учение о структуре и классификации механизмов. К этой группе ученых принадлежали И.И. Артоболевский, В.В. Добровольский, Г.Г. Баранов, Н.Г. Бруевич и С.Н. Кожевников. Не лишено интереса и то обстоятельство, что эти ученые работали в двух основных высших технических школах авиационного профиля - в Военно-воздушной академии и Московском авиационном институте.
Как известно, в начале 30-х годов произошла существенная перестройка высшей школы, причем число их почти утроилось, что в свою очередь повлекло за собой рост преподавательского персонала. К преподаванию пришли молодые инженеры, некоторые только со студенческой скамьи. И вот, в середине 30-х годов была начата новая дискуссия - спор среди машиноведов относительно сил инерции. Нужно сказать, что в этом вопросе было и остается много неясностей, начиная хотя бы с того, что нет четкого определения понятия "сила". Еще в конце XIX - начале XX столетия имела место дискуссия о понятии силы инерции между профессорами Университета св. Владимира в Киеве. В этой дискуссии приняли участие такие крупные ученые, как Г.К. Суслов и В.П. Ермаков. Дискуссия продолжалась несколько лет, но ее участники остались каждый при своем мнении.
Дискуссия середины 30-х годов имела своим основанием самый
большой и самый распространенный в советской технической школе учебник
Л.Б. Левенсона в двух томах - первый был
посвящен кинематике механизмов, а второй - статике и динамике машин. Второй том
этого учебника и послужил основанием для дискуссии 1936-1937 гг.,
поскольку именно в нем в трактовку понятия сил инерции автор внес изрядную долю
путаницы. Учебник Л.Б. Левенсона впервые был
опубликован в
Я.Б. Шора, выступавшего от имени всего коллектива кафедры. Сам Г.К. Суслов был основной фигурой в "киевской" дискуссии о силах инерции. Статья Я.Б. Шора была как бы ответом на письмо самого П Б. Левенсона в редакцию того же журнала, в котором он просил читателей его книги "Статика и динамика машин" найти одну ошибку, относящуюся к вопросу о силах инерции. При этом он указал, что внимательно просмотрел книгу и больше ошибок не обнаружил.
Как писал Я.Б. Шор, «...внимательный просмотр "Статики и динамики машин" показывает, что автор глубоко заблуждается в простом, но важном вопросе о силах инерции. Вся книга изобилует ошибками по этому вопросу. Говоря о силах инерции, автор выражается весьма неточно, смешивая различные понятия, приводит неверные доказательства и мистические объяснения.
Не задаваясь целью дать развернутую критику книги, остановимся только на некоторых совершенно очевидных ошибках.
Чего стоит одно лишь следующее рассуждение:
"Пусть, например, имеется подвешенное на шнурке тяжелое тело, шнурок внезапно перерезается или пережимается, так что тело начинает падать без всякой начальной скорости. Как известно, падение будет происходить с постоянным ускорением j, равным ускорению силы тяжести,
j = g = 9,81 м/с2.
Согласно вышесказанному проявится сила инерции
С = mj, направленная против ускорения, т.е. вверх".
Итак, на падающее тело действуют две равные и противоположно направленные силы: вниз - сила тяжести G, вверх - сила инерции
C = mj = G
так, что силы взаимно уравновешиваются. Однако тело падает не равномерно, а ускоренно. Здесь дело можно объяснить так: обе силы С и G в каждый момент времени взаимно уравновешиваются, но непрерывно действующее вниз притяжение Земли дает как бы ряд непрерывных импульсов (подчеркнуто. -ЯШ), которые можно считать постоянными по своей интенсивности, почему тело и получит постоянное ускорение (с. 269-270).
Автор заблуждается, считая силу инерции приложенной к самому телу. По этой же причине автор ошибочно вводит силы инерции в уравнение живых сил (с. 17, ур. 15). Эту ошибку он компенсирует второй ошибкой, замечая, что работа сил инерции равна нулю для периода установившегося движения машины, он затем применяет полученное уравнение для неустановившегося движения! (с. 17, ур. 17).
Автор дает устаревшее и неточное определение: силой инерции называется сила, сопротивляющаяся (?) всякому изменению движения тела... (с. 259).
Автор смешивает силу со свойством инерции: "...силы инерции действуют на скорость машины регулирующим образом" (с. 261).
Автор путает понятия "сила инерции" и "движение по инерции", "...сила инерции, - говорит он, - может проявить свое действие не только на связях тела, но и на самом движении с ускорением тела, сообщая ему, при наличии соответствующей возможности, движение по направлению силы инерции..." (с. 268). Напутав и, очевидно, чувствуя свою вину перед читателем, автор пытается оправдаться ссылками на неразработанность вопроса и на другие не зависящие от него обстоятельства. На с. 271 мы читаем: "...еще раз подчеркиваем, что действие сил инерции настолько своеобразно, что считать его выясненным во всех проблемах динамики пока еще нельзя". На с. 267: "Еще в § 27 было указано, что не существует вполне научного и точного определения силы: тем меньше ясности во многих вопросах динамики, в особенности в самом понятии о силах инерции". Эти ссылки на неразработанность вопроса о силах инерции, исчерпывающе освещенного даже в популярной литературе... вызывают по меньшей мере удивление...»
Мы приводим почти полностью письмо Я.Б. Шора, так как оно несомненно написано с ведения и с помощью Г.К. Суслова, одного из виднейших механиков в стране и к тому же уже дискутировавшего по этим вопросам еще в начале XX в.
Замечания Я.Б. Шора можно распределить на две группы: прямые ошибки в тексте Л.Б. Левенсона и вопрос о реальности сил инерции, вся дискуссия и началась по этому вопросу.
В этом же номере "Вестника инженеров и техников"
(
Вопрос, поднятый Я.Б. Шором,
заинтересовал многих механиков и машиноведов: в редакции журналов и газет
начали приходить письма с просьбой к Л.Б. Левенсону ответить
по существу вопроса. Л.Б. Левенсон ответил сначала небольшой статьей, напечатанной в газете
"Техника" (от 15 июля
Затем Л.Б. Левенсон приводит высказывания относительно сил инерции авторов 42 учебников и монографий по теоретической и прикладной механике. При этом, как он указывает, только 10 авторов высказались за реальность сил инерции. И в результате Л.Б. Левенсон приходит к ряду выводов, из которых наиболее существенные следующие.
Проблема сил инерции существует, ибо ученые до сих пор не пришли к единому мнению об их сущности.
Силы могут быть активными и реактивными, к последним относятся силы трения, сопротивления среды, силы упругости и силы инерции.
Сила инерции есть пассивная (реактивная) объемная сила, развиваемая каждой материальной частицей тела, движущегося с ускорением под действием внешней (активной) силы; сила инерции характеризует реальное сопротивление материи ускорению, а поэтому вполне реальна по происхождению, направлена против ускорения и по величине определяется известной формулой (С = /и/).
Реальность силы инерции вытекает не только из свойства инертности материи, но также из третьего закона Ньютона (равенство действия и противодействия), из общего закона причинности и закона сохранения энергии, не говоря о подавляющем количестве фактов реального ее действия из разных областей современной техники, особенно машиностроения.
Действие силы инерции как кинетической реакции массы на сообщаемое ей извне ускорение воспринимается непосредственно той физической связью, которая передает массе это ускорение, причем связь понимается в самом широком смысле - не только как внешнее или другое тело, но и как внутренняя (молекулярная) связь между частями целого тела.
Своеобразие сил инерции заключается в следующих особенностях: 1) по происхождению и действию сила инерции стоит особняком, не являясь ни внешней, ни внутренней (в узком понимании) силой; 2) возникающие в одиночку (не парными) силы инерции должны быть уравновешены; 3) при отсутствии физической связи, передающей ускорение, сила инерции, хотя и существует как кинетическая реакция материи, не может в явном виде проявить свое действие; 4) при свободном движении материальной точки из-за полного отсутствия связей действие силы инерции также не может явно проявиться; когда ускоряющая сила действует непосредственно на каждую частицу тела, минуя связи, она сообщает всем частицам равные и параллельные ускорения.
Принцип Даламбера следует формулировать так: при всяком движении тела, в том числе при движении его с ускорением, всегда существует равновесие как между всеми силами Z/3, включая силы связей, так и развиваемыми при движении с ускорением силами инерции ЕС с соответствующими знаками для направления каждой силы, так что всегда ЪР + ZC = 0.
В № 11 в порядке дискуссии журнал "Под знаменем марксизма" опубликовал статью Г. Штейнберга, которая не только не внесла ясности, но усилила новыми ошибками высказывания Левенсона, а поэтому следующим авторам пришлось не только анализировать утверждения Левенсона, но и уделять внимание критике Штейнберга.
В № 12 того же журнала была опубликована статья математика С.Л. Соболева "О проблеме сил инерции". Он писал: «Так как по существу в защиту очевидно ошибочных высказываний Л.Б. Левенсона не выступил, да и не мог выступить ни один инженер или ученый, то возникшая дискуссия, открытая журналом "Вестник инженеров и техников", газетой "Техника", носила весьма своеобразный характер. Письмо товарищей, требовавших исправления левенсоновских ошибок..., оставалось без всякого ответа. В то же время сам Л.Б. Левенсон... пытается подменить обсуждение предложенных ему конкретных обвинений общей дискуссией по проблеме о природе сил инерции». С.Л. Соболев указал, что основной недостаток как книги, так и статей Левенсона "заключается в том, что он не сумел понять различия между фиктивной даламберовой силой, приложенной к движущемуся телу, и реальной силой, с которой это тело действует на связи. Он нигде не проводит строгого разграничения этих двух сил, приложенных одна фиктивно, другая реально к совершенно различным материальным объектам. В статье сделан полный разбор ошибок книги "Статика и динамика машин".
В том же номере журнала была опубликована статья Н. Слезкина, который напомнил о киевской дискуссии начала века. Тогда за реальность сил инерции выступал математик ("теоретик" по терминологии Левенсона) В.П. Ермаков, аргументы которого были те же самые, что и у "практика" Левенсона. Выступление В.П. Ермакова вообще не было поддержано, в частности ни одним из механиков тех лет (Н.Е. Жуковский, Д.К. Бобылев), а профессор Университета св. Владимира Н.Н. Шиллер ответил жесткой отповедью.
Дискуссия проходила в ряде журналов и в газетах. Почти все авторы статей критиковали ошибки Л.Б. Левенсона, кроме того, указывались и ошибки, допущенные другими участниками дискуссии. Одной из самых серьезных была статья профессора Е.Л. Николаи, подвергшего историко-критическому анализу сам принцип Даламбера как исходное положение всех недоразумений.
Дискуссия продолжалась и в
В № 4/5 за
Таким образом, к концу 30-х годов наметились важные
направления формирования отечественной теории механизмов и машин. Теоретическим
основанием для нее стали труды П.Л. Чебышева, Л.В. Ассура, а также немецких машиноведов - Ф. Рело, Л. Бурместера, М. Грюблера. В
В 1936-1938 гг. на заседании комиссии с докладами выступили многие видные машиноведы. В.В. Добровольский в докладе "Основные принципы классификации механизмов" изложил основы построения механизмов по Ассуру. В докладе "Современное состояние теории механизмов и машин и ее прогресс за последние двадцать лет" Н.Г. Бруевич поднял вопрос о необходимости развития методов синтеза механизмов. А.П. Малышев прочитал доклад "О применении прикладной механики в области текстильного машиностроения", в котором показал, как используются методы общей теории механизмов и машин в практике конкретной отрасли машиностроения.
С
К этой группе по праву был причислен и С.Н. Кожевников.