МЕХАНИКИ И СТРОИТЕЛИ


МЕХАНИКИ И СТРОИТЕЛИ

Механика — основа всех инженерных наук. Она вооружает нас умением создавать станки, машины и механизмы, возводить различные сооружения, рассчитывать силы водяных и газовых потоков, движущих турбины или обтекающих корабли и самолеты.

Велик и многообразен мир, создаваемый строителями и зодчими. Они возводят наши жилища, корпуса фабрик и заводов, здания школ и больниц, театров и музеев, они воздвигают башни и арки, строят мосты и метрополитены.

Большую роль в становлении и развитии механики и инженерных наук сыграли труды русских ученых, строителей, конструкторов.

ТВОРЦЫ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

Еще в глубокой древности Русь славилась своими умельцами — литейщиками, оружейниками, ювелирами, строителями ветряных и водяных м'ельниц. Рано возникло и токарное дело. Материалы археологических раскопок показывают, что уже в VIII веке наши предки применяли токарную обработку. Еще совершеннее стала техника ремесел в период Киевской Руси. Русские изделия вывозились в другие страны. Славилась, в частности, своей добротностью проволока, изготовленная мастерами, искусно владевшими техникой волочения.

После свержения монгольского ига, на время затормозившего рост русской техники, она снова начала развиваться.

Средневековые русские мастера умели делать сложные механические устройства — часы, хитроумные замки, сверлильные и токарные станки, станки для чеканки монет, ткацкие станки, самопрялки, копры для ‘забивания свай, подъемные сооружения, лесопильни. Русские мастера искусно поднимали на высокие башни огромные колокола. Книги, выпущенные одной из первых русских типогра-

фий, основанной Иваном Федоровым в 1563 году, поражают совершенством полиграфического оформления.

Русские ткани, оружие и многие другие изделия славились во всей Европе и Азии.

Опыт, накопленный русскими ремесленниками, создал благодатную почву для развития промышленности, особенно сильно шагнувшей вперед в начале XVIII века.

❖ * *

Токарный станок создан в глубокой древности. Однако долгое время он оставался крайне примитивным. Работать на нем было трудно, а изготовить точные детали и вовсе невозможно.

Но в XVIII веке в конструкцию станка было внесено добавление, коренным образом преобразившее токарный станок и способствовавшее развитию машиностроения. Мы говорим о суппорте.

Когда-то токарь работал на станке, держа резец в руках. Суппорт — механический держатель резца — заменил руку токаря. Он дал возможность работать легко, быстро и так точно, как этого требовали задачи машиностроения. Созданный некогда как часть токарного станка, суппорт к нашим дням стал непременной принадлежностью самых различных металлорежущих станков — строгальных, долбежных, карусельных. В каждом из них есть могучая стальная «рука», крепко держащая главный рабочий орган станка — резец.

...В ленинградском Эрмитаже бережно хранятся несколько токарных станков. На медной станине одного из них надпись: «...Начало произвождения к строению махины 1718-го решена 1729 году. Механик Андрей Нартов».

На этом станке есть суппорт, механический держатель резца. Суппорт имеется и на станке, построенном ранее, в 1712 году, — есть основания полагать, что этот станок построен Нартовым вместе со своим товарищем механиком Юрием Курносовым.

Но не только суппортами славны станки, сконструированные гениальным русским механиком Андреем Константиновичем Нартовым (1680— 1756). На этих станках с большой для того времени точностью воспроизводились не простые геометрические формы, характерные для машинных деталей, а значительно более сложные.

На станках Нартова изготовлялись замысловатые по своим очертаниям изделия — кубки, подсвечники. Воспроизводились на металле копии с медалей, монетные штампы, из слоновой кости барельефы, причем резец механически повторял движения стального пальца, ощупывающего копируемый образец.

Много нового в технику внес русский механик, им была, в частности, сконструирована торцовозубчатая передача под прямым углом.

Создав такие станки, далеко в будущее шагнул Андрей Нартов. Сейчас, когда в первых рядах многочисленной армии машин стоят станки-автоматы, мы с гордостью сознаем, насколько велик был творческий подвиг русского механика.

Другое важное изобретение в области механики было сделано современником Нартова, солдатом петровской армии Яковом Батищевым.

В знак победы над шведами Петр I прибил к стене своей комнаты шпагу поверженного Карла XII. На клинке ее была выгравирована

Печатный станок Ивана Федорова.

Один из токарных станков Нартова, снабженный суппортом.

Суппорт токарного станка.

надпись: «Побежден лучшим оружием». В числе тех, кто способствовал созданию этого лучшего оружия, был и Яков Батищев. Прикомандированный к Тульскому оружейному заводу, Батищев сумел хорошо поставить там производство ружей и пушек. Однако он прославился не только как крупнейший организатор производства, но еще более как создатель многих новых оригинальных станков.

Стремясь облегчить труд рабочих и ускорить изготовление оружия, Батищев изобрел целую серию вододействующих машин для сверления стволов, для опиловки их, для зачистки стволов с поверхности и изнутри.

В основу конструкции своих машин Батищев положил замечательный принцип: станки обрабатывали не по одному изделию, а по нескольку сразу. Историограф тульских оружейных заводов писал о станках Батищева: «В нижнем этаже поставил он два станка для сверления двадцати четырех стволов на каждом. В верхнем было двенадцать пильных став4-ков, а на каждом обтиралось по двенадцати стволов вдруг пилами, в тридцать фунтов каждая; потом восьмью личными пилами чистились поверхности стволов, а четырьмя отделывались грани у казенного конца: внутренность чистилась четырьмя смыкальными (шустовальными) пилами».

На станке Батищева рабочий-отдельщик мог обрабатывать шестнадцать стволов в день — в восемь раз больше, чем при работе вручную.

В наши дни, когда машиностроительные заводы-гиганты выпускают в день сотни автомобилей, велосипедов и других машин, станки, дающие возможность обрабатывать одновременно несколько деталей и именующиеся многопозиционными, стали одним из основных типов станков.

Большим новшеством была и цилиндроконическая передача, которая появилась в позднейших, более совершенных образцах станков Б'атищева.

Оружие, сошедшее с батищевских станков, многие годы славно служило русским воинам.

Много замечательных мастеров, новаторов техники, трудилось вместе с Батищевым на Тульском оружейном заводе: братья Демидовы, оружейник Никифор Пиленко, литейщик Семен Баташев, строитель домен и пушечных вертелен, — как называли тогда станки для расточки орудийных стволов, — Степан Трегубов, мастер Марк Сидоров, спроектировавший новый оружейный завод в Туле, и сотни других прекрасных знатоков оружейного дела.

Благодаря трудам этих выдающихся русских техников Тульский

оружейный завод завоевал свою славу. Академик Василий Зуев в известном описании своей поездки из Петербурга в Херсон, опубликованном в 1781 году, не случайно начал рассказ о Тульском оружейном заводе такими словами: «Вот краткое описание места, которое столько славы и чести дает городу Туле не только в Российском государстве, но и в прочей Европе».

Многое из того, что вошло в арсенал современной техники, родилось здесь, на русских заводах.

Многопозиционные станки Батищева

Американские историки техники большое значение придают событию, случившемуся в конгрессе США в 1798 году. В зал конгресса, рассказывают они, фабрикант Элий Уитней принес десяток ружей. Ружья разобрали. Уитней смешал все детали. Затем, к удивлению присутствующих, он снова собрал весь десяток ружей, беря для каждого ружья первые попавшиеся детали. Каждая часть любого ружья была в точности подобна одноименной части во всех остальных девяти ружьях.

Одноименные части были взаимозаменяемыми.

За десятки лет до Уитнея взаимозаменяемости в изделиях добились тульские оружейники; причем способ, которым они пользовались для достижения своей цели, был более совершенным и выгодным.

Кропотливо, вручную подгоняли мастера Уитнея детали одного вида под размер детали-эталона. Восемь лет потребовалось его заводу для изготовления 10 тысяч ружей.

Туляки работали по-другому. Детали изготовлялись без постоянной оглядки на образец. Взаимозаменяемость достигалась тем, что рабочий пользовался набором специальных измерительных инструментов — калибров.

Каждый калибр был предназначен для изделия одного определенного размера. Для измерения диаметров отверстий туляки пользовались цилиндрическими калибрами, похожими на пробки; для контроля внешних размеров изделий применялись калибры, напоминающие скобы.

Деталь, как правило, характеризуется несколькими размерами. Поэтому для каждой детали рабочий имел набор соответствующих калибров. Пользуясь этим набором, он добивался того, что одноименные детали выходили из его рук строго одинаковыми.

О применении калибров в России говорят уже очень давние документы. Например, предписание, составленное в 1715 году по приказу Петра I для людей, занятых приемкой оружия, указывает: «На оружейных тульских и олонецких заводах делать драгунские, брабантские фузеи и пистолеты калибром против присланных от его царского величества медных образцов...»

Другой документ — указ графа Шувалова, направленный им в 1761 году Тульскому оружейному заводу, — подтверждает: «На каждую оружейную вещь порознь мастерам иметь меры, или по заводскому обыкновению называемые лекалы, за заводским клеймом, или печатью оружейной канцелярии аккуратные, по которым бы каждый с пропорцией всякую вещь при делании приводить мог, без того вещи одна с другою во всем точного равенства не имеют...»

Путь, избранный русскими оружейниками, был правильным. Машиностроители всего мира и сейчас добиваются взаимозаменяемости деталей, применяя калибры.

Современные предельные калибры, применяемые машинострои* телям и.

Изобретатель парового двигателя Иван Иванович Ползунов (о его деятельности говорилось в главе «Русские металлурги» и будет подробнее сказано в главе «Создатели двигателей») сделал неоценимый вклад и в машиностроение. Создавая свою «югне-действующую машину», Ползунов оснастил

©е многими механизмами: устройством для автоматического питания котла, цилиндрической воздуходувкой и т. д.

Мы уже говорили и будем говорить подробнее об этих изобретениях. Сейчас же, оценивая достижения Ползунова в области механики, мы хотим подчеркнуть, что Ползунов был конструктором, построившим машину целиком металлическую. Идею своего универсального парового двигателя он воплотил в металл — материал прочный, стойкий и надежный. До Ползунова в машинах почти все части изготовлялись из дерева. Техника обработки металла была в то время невысока. Ползунов же металла не боялся. Им были созданы превосходные металлообрабатывающие станки, приводимые в действие гидравлическими двигателями.

В те же годы русскими механиками, действовавшими в другом конце России, было сделано важное изобретение.

В 1770 году в Петербург для постамента памятника Петру I была доставлена огромная скала весом в 1 200 тонн. Эта громадина проделала многоверстное путешествие.

Гравюра того времени дает возможность представить, как выглядело устройство, примененное русскими техниками для передвижения этой огромной глыбы.

Скала катилась на бронзовых шарах, которые были уложены между желобами специально отлитых обойм.

Конструкция эта была прообразом подшипников качения. В наши дни подшипники качения — шариковые и роликовые — получили широчайшее распространение.

Значительно уменьшая трение, они дали возможность технике вступить в область высоких скоростей.

* # ❖

Создатель множества замечательных машин и аппаратов, о которых читатель узнает из других глав книги, — самоходного судна, оптического телеграфа, прожектора, самоходной коляски, — Иван Петрович Кулибин прославил русскую механику и своими знаменитыми часами и автоматами.

Часы Кулибина, хранящиеся сейчас в Ленинграде,—шедевр механического искусства. Целая феерия, сопровождающаяся музыкой, разыгрывается миниатюрными героями внутри этих небольших, с гусиное яйцо, часов. Их механизм состоит из нескольких сотен деталей.

Будучи придворным механиком, Кулибин создал десятки разных диковинных автоматов. Его механический слон ворочал хоботом, а сидевший на слоне вожак-автомат управлял им и ударял в колокол.

Двор растрачивал бесценный талант Кулибина на конструирование забавных безделушек, оставляя без внимания его великие изобретения.

Но и в «увеселительные механизмы» Кулибин внес много нового и ценного для всей механики. Строя машины-игрушки, Кулибин заложил основы конструирования механизмов-автоматов/ Создатель машин, могущих воспроизводить сложные движения, Кулибин явился одним из провозвестников автоматики.

Замечательным строителем автоматических механизмов был современник Кулибина — ржевский изобретатель Терентий Иванович Волосков.

Его часы — это поистине чудо механики. Видевший их русский писатель Ф. Н. Глинка писал: «Взглянув на часовую доску, вы угадите ее всю испещренную кругами: это целый месяцеслов, или в уменьшенном виде картина неба. Там движется серебряная луна со всеми ее изъяснениями; там протекает золотое солнце по голубому горизонту, который сжимается и распространяется по мере прибавления и умаления дня. Захотите ли узнать о настоящем годе, месяце, числе, о том, в каком положении луна или в каком знаке небесного пути находится солнце? Взгляните только на часы и тотчас все это видите!»

Только по одному этому творению Волоскова, являвшегося автором и многих других изобретений (он строил оптические и астрономические приборы, делал краски), можно понять, какое большое дарование жило в ржевском механике.

Казенная царская наука предала, однако, забвению имя крупнейшего механика своего времени — Терентия Волоскова.

Такая же участь постигла и Родиона Глинкова — изобретателя прядильно-чесальной машины, хотя известно, что еще в 1760 году в России уже работала механическая прядильная фабрика, построенная в Серпейске Родионом Глинковым.

Число замечательных русских изобретателей-механиков росло, несмотря на полнейшее равнодушие власть имущих, а то и прямое их противодействие.

Плодотворно трудился Лев Сабакин. За три года — с 1800 до 1803 — Сабакин создал: пожарную машину, весы новой конструкции,

Знаменитые

кулибинские

часы.

Астрономические часы Волоскова.

Автоматические станки Сурнина.

машину, вырезавшую из листов металла кружки — заготовки для монет, печатный стан для тиснения монет, две винторезные машины, цилиндрические мехи без коленчатого вала, значительно более производительные, чем обычные кузнечные, сверлильную машину для обработки больших цилиндров и многое другое.

Крупные изобретения принадлежат младшему современнику Льва Сабакина — Алексею Сурнину.

Продолжая дело Нартова, он создал автоматизированные станки для самых разнообразных операций. Станки Сурнина рассверливали по нескольку оружейных стволов, делали хомутики и винты, просверливали отверстия в шейных штыках и т. д. Все эти операции производились без постоянной опеки рабочих. Станки нужно было только заправить, а потом, приводимые в движение водяными колесами, они работали самостоятельно. Подобных станков другие страны в то время не знали.

Только немногие из своих замыслов смог воплотить в металла дерево Алексей Сурнин. Большая часть его изобретений так и осталась проектами. Мы упоминаем лишь о небольшой доле изобретений из множества проектов машин, станков, новых технологических способов, коренных технических усовершенствований, рожденных изобретательской мыслью русских механиков.

В 1811 году по проекту известного русского инженера Бетанкура была построена первая в России паровая землечерпалка. Директор Ижорского завода докладывал морскому министру, что паровая машина, «равнозначная в силе 15-ти лошадям», была установлена на плоскодонном судне.

После опробования и некоторых доделок землечерпалка начала работать. Длина рабочего органа машины — бесконечной цепи с черпаками — обеспечивала возможность работы на глубине до 7,5 метра. Для доставания со дна крупных камней, оторвавшихся якорей и прочих больших предметов у землечерпалки имелось особое, храповое, устройство. Машина с успехом работала в Кронштадте около восьми лет.

В книге Петра Мельникова, вышедшей в 1836 году, можно прочесть о замечательном изобретении, сделанном русскими инженерами. Для рыхления породы они использовали силу мощной водяной струи, выбрасываемой особым устройством — «водометом». Это так называемый гидромонитор. Гидромониторы ныне широко применяются на строительных работах.

Иван Петрович Кулибин.

* н* *

Ценнейшее изобретение сделал в 1863 году казанский студент-медик П. П. Княгининский, создатель «автомата-наборщика» — автоматической наборной машины.

Иван Иванович Ползунов у созданного им парового двигателя.

Механическая прядильня Глинкова.

Машина Княгининского состояла из двух частей: аппарата, который зашифровывал текст, заменяя значки букв системой отверстий, пробитых на бумажной ленте, и собственно наборной машины.

Во время работы машины лента двигалась по металлическому барабану, соединенному с одним из полюсов электрической батареи. Над лентой располагалось несколько пружинящих контактов — своего рода щупальца, соединенные через ряд электромеханических устройств с другим полюсом батареи.

При проходе ленты под «щупальцами» их контакты, попадая в отверстия, касались барабана. На этот раз каждая буква зашифровывалась в виде того или иного электрического сигнала. Приспособление для захватывания литер, получая такие сигналы, извлекало из магазина нужные литеры и переносило их в верстатку, собирающую строки.

Автомат-наборщик Княгининского обладал замечательной производительностью. За один час он набирал до 21 600 знаков, то есть по скорости не уступал современным наборным машинам.

Автоматическая машина Княгининского появилась на 15 лет раньше линотипа, на 26 лет раньше монотипа. Применив же электричество в наборной технике, Княгининский на полвека опередил других изобретателей автоматической наборной машины.

Схема автомата-набор-щика П. Княгининского: 1 — магазин с литерами; 2 — электрическое устройство для управления автоматом; 3 — колесо для ручного привода машины; 4 — противовес.



Истории, рассказы о русской науке и технике, Болховиттинов В. 1957