«Начало жизненного пути Введение - ч. 1 ...»

И. И. Артоболевский указывает, что основными задачами силового расчета механизмов являются определение динамических реакций в парах и усилий, действующих на различные звенья механизма, а также определение давления на раму и фундамент механизма. В качестве основного метода силового расчета механизмов он предлагает кинетостатический метод. В применении к механизмам сущность кинетостатического метода может быть сформулирована так: если ко всем внешним реально действующим на точки звена механизма силам условно приложить силы инерции, то под действием всех этих сил звено может рассматриваться как бы находящимся в равновесии. Таким образом, при применении кинетостатического метода расчета механизмов, кроме внешних сил, действующих на каждое звено механизма, вводятся в рассмотрение еще силы инерции, величины которых определяются как произведение массы отдельных точек на их ускорения. Направления этих сил принимаются обратными ускорениям рассматриваемых точек. Составляя для полученной системы сил обычные уравнения статики и решая их, определяем реальные динамические реакции в кинематических парах и звеньях, которые имеют место при истинном движении механизма, усилия, действующие на звенья, и давления на фундамент механизма.

Исследование начинается с определения величины и направления сил инерции. Артоболевский рассматривает несколько способов решения этой задачи и затем останавливается на методе замещающих точек, разработанном Виттенбауэром. Специально он останавливается на вопросе о статической определимости кинематических цепей, который приобрел важное значение в науке о механизмах значительно позже. Он отмечает, что статически определимыми являются группы, получаемые по классификации Ассура. Поэтому и кинетостатический расчет следует проводить в соответствии с порядком составляющих механизм групп. Каждая группа является статически определимой, и, следовательно, для кинетостатического расчета механизм следует расчленить на отдельные группы определенных классов и порядков. При этом следует строго установить порядок расчленения, начиная с ведущих звеньев, учитывая, что порядок кинестостатического исследования будет обратным порядку исследования кинематического. При определении давлений в парах механизмов I класса 2-го порядка Артоболевский рассматривает трехшарнирную группу, а затем варианты, включающие по одной или по две поступательные пары.

Теория механизмов и машин - ч. 3

Проводя кинематический анализ механизмов I класса высших порядков, И. И. Артоболевский применил при построении положений метод геометрических мест, а при определении скоростей и ускорений — методы геометрических мест, особых точек и векторных уравнений. Он указывает также, что в частных случаях можно использовать, кроме того, методы обращения движения и выбора кривошипа.

Метод геометрических мест основан на теореме проективной геометрии, согласно которой если в поступательном плоском движении в подобно изменяемой фигуре две вершины движутся по прямой, то и третья вершина движется также по прямой, причем все три прямые имеют общую точку пересечения.

Определение скоростей и ускорений по способу векторных уравнений Артоболевский излагает по методу, предложенному Н. Г. Бруевичем. Как указывает И. И. Артоболевский, метод векторных уравнений позволяет решать задачу определения кинематических параметров механизма, если известны его положения. Этот метод применяют для решения механизмов I класса любого порядка с любым сочетанием пар. Характерно замечание Артоболевского относительно того, что весьма сложно решать задачи, используя этот метод для механизмов высших порядков. Поэтому автор рекомендует для кинематического исследования подобных механизмов применять графические методы. Но если графические методы приводят к сложным построениям, рекомендуется метод векторных уравнений (самостоятельно или в сочетании с графическими методами). Замечание это вполне соответствует уровню науки конца 30-х годов. Известно, что позже (в послевоенные годы) на основе метода векторных уравнений были разработаны весьма эффективные методы исследования сложных механизмов.

В монографии впервые достаточно подробно разобраны способы анализа механизмов II и III классов (по классификации Ассура). Для построения положений Артоболевский рекомендует метод геометрических мест, для определения скоростей и ускорений — методы особых точек, геометрических мест и некоторых уравнений. На примере механизма III класса определены скорости и ускорения передаточного механизма сенного пресса. Задача решена методом геометрических мест и методом особых точек.

Кинетостатический анализ - ч. 1

В качестве примеров проведено кинетостатическое исследование механизмов стогометателя и механизма откидного стола и прокалывателей ниткошвейной машины.

При построении схемы исследования кинетостатики механизмов высших порядков I, II и III классов Артоболевский применяет метод планов сил с использованием особых точек для групп третьего и высших порядков I класса, а также для групп II класса. При решении задач о давлениях в кинематических парах III класса он использует способ совместного решения уравнений равновесия сил и моментов, действующих на все звенья группы. Для упрощения он применяет также метод особых точек или точек, аналогичных особым. В конце главы приведен пример кинетостатического анализа эллиптического прямолинейно-направляющего механизма, относящегося к механизмам III класса 2-го порядка.

Таким образом, монография Артоболевского является по существу первым систематическим курсом кинематики и кинетостатики плоских рычажных механизмов, составленным на основе идей Ассура, развитых самим автором. Здесь не только систематизированы методы анализа механизмов и показана их общность применительно к механизмам аналогичного класса и порядка, но также на большом числе примеров показана практическая возможность приведения любых механизмов с высшими парами к механизмам, включающим только низшие пары. Тем самым косвенно доказана общность структурно-классификационного метода.

Одновременно И. И. Артоболевский работал и над своим университетским курсом, который был опубликован в 1940 г. Курс этот не переиздавался и до настоящего времени не потерял своего научного и методического значения. Как указывает автор, в курсе подытожен более чем десятилетний опыт изложения теории механизмов и машин на основе единой рациональной классификации, увязанной с общими методами кинематического и кинетостатического анализа механизмов. Курс имел теоретическую направленность, в связи с чем в нем не были рассмотрены вопросы экспериментального исследования машин и механизмов. По мнению автора, следовало бы создать такой специальный курс. По той же причине были изложены в весьма сокращенном виде вопросы теорий трения, регулирования, корригирования зубчатых колес и некоторые другие. Кроме того, курс был предназначен для механико-математических факультетов университетов, которые хотя и имели программу по теории машин и механизмов, в общем совпадающую с программой машиностроительных факультетов технических институтов, тем не менее были ориентированы на более глубокое изучение теоретической части курса. Поэтому те вопросы, которые в университетах выносились в спецкурсы (применение кинематической геометрии к решению задач теории механизмов, теория пространственных механизмов, более глубокое изучение вопросов синтеза механизмов, применение теории функций комплексного переменного к решению задач анализа и синтеза механизмов, гидродинамическая теория смазки и ряд других вопросов) также не были включены (полностью или частично) в курс Артоболевского.

Кинетостатический анализ - ч. 2

Весьма существенным было то, что курс был построен на основании единой рациональной классификации механизмов. Как указывает автор, построена она была на базе классических трудов русских ученых с использованием всего того лучшего, что было получено в этом отношении мировой наукой. Весь этот материал явился результатом синтеза и был обработан с учетом решения тех практических задач, которые ставила современная техника.

Книга Артоболевского завершила спор среди машиноведов о принципах построения учебного курса. Некоторые ученые считали, что этот курс не нуждается в предварительной разработке классификации, которая, как они утверждали, плохо воспринимается учащимися. Естественно, что такое построение курса свело бы теорию к совокупности некоторых частных задач, не связанных между собой, и, таким образом, вернуло бы ее к исходным позициям. Науку о машинах и механизмах невозможно было бы преобразовать в теоретическую науку без создания соответствующей базы. Ею и стало учение о структуре и классификации механизмов. В то же время это преобразование имело и практическое значение, т. е. советское машиностроение начало осваивать новые высокоэффективные машины и машины автоматического действия, обладающие механизмами со сложными схемами.

Построение курса логически стройное: книга делится на две части, из которых в первой изложены вопросы структуры и кинематики механизмов, а во второй —динамика механизмов и Машин. Первая часть, в свою очередь, содержит два отдела: структурный с кинематическим анализом механизмов и синтез механизмов. Артоболевский создал теорию механизмов и машин, исходя из некоторых основополагающих принципов теории структуры механизмов, в которой важнейшую роль играет понятие кинематической пары, и основанной на теории структуры и классификации механизмов. Общие положения структуры и классификации механизмов не были завершены Артоболевским, они развиваются и будут продолжать развиваться. И одно из важнейших достоинств системы Артоболевского состоит в том, что развитие основных положений не влияет на общее построение теории. Заметим, что именно это обстоятельство сближает теорию механизмов и машин с фундаментальными науками.

Как известно, математизация наук осуществляется в несколько этапов: наука, достигшая уровня теоретической, в дальнейшем своем развитии начинает использовать математические методы, постоянно увеличивая как круг применяемых математических теорий, так и число задач, решаемых с помощью последних. Естественно, что математические методы спорадически могут применяться и до создания теории. Применительно к науке о машинах и механизмах геометрические методы для решения некоторых ее задач использовали Оливье, Понселе, позже — Бурместер. П. Л. Чебышев создал свою теорию приближения функций полиномами, наименее уклоняющимися от нуля, на основе экспериментального исследования специальной группы механизмов, построенных им же. Здесь учение о машинах, в сущности, само послужило базой для развития весьма плодотворной математической теории. Н. И. Мерцалов применил для решения некоторых задач пространственной кинематики проективную геометрию, а несколько раньше другой ученик Жуковского, Л. В. Ассур, заметил, что для решения задач теории механизмов следовало бы применить топологические методы.

Кинетостатический анализ - ч. 3

Однако все эти решения были лишь частными и разработаны для некоторых конкретных задач. Даже имеющий общее значение метод построения планов скоростей и ускорений применялся лишь при решении частных задач; более того, пределы рационального применения этого метода также не были исследованы. Это вызвано тем, что теория механизмов и машин как наука еще не существовала.

Процесс развития каждой науки состоит из ряда этапов, из которых наиболее характерными являются следующие. Первый этап соответствует периоду накопления фактов, их качественного и количественного описания, установления законов, создания теорий. Этот этап завершается созданием теоретической науки, концепции которой по меньшей мере не вступают в противоречие с наблюдением и экспериментом.

Второй этап в развитии науки характеризуется созданием математических моделей отдельных явлений или законов. Создание математической модели влечет за собой дальнейшую разработку явления, его анализ, математические выводы, поиски иных явлений, которым могла бы соответствовать данная модель. Модель может быть создана непосредственно для описания данного явления; ее можно заимствовать от иного явления или из другой науки. Соответственно этому математический аппарат, предназначенный для описания и решения задачи, может быть или заимствован, или же создан непосредственно для данного явления (закона, задачи). Тем самым взаимно обогащается и конкретная наука, и сама математика.

Третий период соответствует построению математических моделей для целых теорий. Происходит дальнейшее взаимопроникновение математики и конкретной науки: с этого времени (иногда) можно говорить о математической науке. Образцом наук, находящихся по отношению к математике на третьем периоде развития, могут служить аналитическая механика и математическая физика. Математическая наука развивается далее на стыке идей математики и конкретной науки, но со значительным креном в сторону математики.

Изложенное в определенной степени относится и к теории механизмов и машин. Та ее основа, теоретическая наука, которую разработал И. И. Артоболевский, оказалась чрезвычайно удобной для внедрения в нее математических методов. Более того, дальнейшее развитие науки оказалось связанным с использованием методов механики упругого тела, с гидромеханикой, с нелинейной механикой, бионикой и другими научными направлениями. И в этом отношении идеи, положенные И. И. Артоболевским в основу создания теоретической науки, оказались чрезвычайно плодотворными: развитие науки следовало эволюционным путем. Если следовать терминологии Т. Куна2, то в настоящее время в науке о машинах господствует парадигма Артоболевского, и теория механизмов и машин находится на этапе «нормальной науки». Позже мы увидим, что и важнейшее положение Куна — учение о научном сообществе — также в основном совпадает с практической реализацией идей Артоболевского.

Таким образом, книга, написанная в конце 30-х годов, не потеряла своего значения и спустя 40 лет.

Синтез механизмов - ч. 1

В соответствии с принятой классификацией (по Ассуру) в книге приведены результаты кинематического исследования плоских и некоторых пространственных механизмов. В целях обобщения метода автор рассматривает не частные задачи, а кинематику групп Ассура. Если эта методика и была несколько сложнее анализа и решения конкретных примеров, она позволяла студенту решать задачу любого механизма, который укладывался в изложенную систему классификации.

Кинематика механизмов I класса высших порядков изложена с помощью двух графоаналитических методов: методов особых точек и геометрических мест. Методы эти были известны и ранее, но впервые в своем курсе Артоболевский изложил их в методически наиболее простой форме, так что их без особых затруднений можно было излагать студентам. Таким образом, в курсе были изложены не только те материалы, которые были в той или иной степени известны науке. Артоболевский переработал все известные научные факты, заполнил «недостающие» места и добавил очень многие результаты собственных исследований, а также исследований Н. Г. Бруевича, В. В. Добровольского, Г. Г. Баранова, А. П. Малышева, на которые он постоянно ссылается.

Важное место в курсе заняла аналитическая кинематика простейших механизмов. Он не только установил направление перехода от графоаналитических методов к аналитическим, но и указал на возникающие при этом трудности. Интересно, что в том же разделе он рассмотрел аналитическую кинематику некоторых механизмов с высшими парами, что было логически оправдано, так как еще при рассмотрении структуры механизмов он указал на способы преобразования механизмов с высшими парами в механизмы, обладающие исключительно низшими парами.

Последние разделы первого отдела посвящены исследованию структуры и кинематики сферических механизмов (в том числе шарнира Гука, механизмов качающихся шайб и механизмов, составленных, из конических колес), некоторых шестизвенных пространственных механизмов и некоторых механизмов четвертого семейства (с поступательными и винтовыми парами).

Второй отдел курса «Синтез механизмов» впервые приведен в учебном курсе в качестве самостоятельного раздела. Попытка А. П. Малышева, предпринятая им в этом направлении в его курсе, не увенчалась успехом: собственно проблеме синтеза механизмов он смог посвятить всего 21 страницу. Здесь Артоболевскому также пришлось идти собственными путями, так как до него были решены лишь отдельные проблемы синтеза, а более общий подход не был даже намечен.

Синтез механизмов - ч. 2

Задачи синтеза механизмов вплоть до конца 30-х годов пытались решить тремя важнейшими путями: геометрическим, аналитическим и эмпирическим. При этом следует иметь в виду, что речь здесь идет об отдельных проблемах или о группах проблем. Геометрический метод, основанный на идеях кинематической геометрии, был развит Бурместером, который разработал приемы, при помощи которых можно построить схемы некоторых направляющих механизмов, а также механизма плоского шарнирного четырехзвенника, шатун которого занимает до пяти заранее заданных положений. Метод Бурместера развивал далее Альт, который, в частности, предложил способ приближенного построения заданной кривой с помощью четырехзвенного механизма; в том же направлении работали Краус и Бейер; с идеями немецких ученых советскую инженерную общественность ознакомил Н. Г. Бруевич. В СССР в том же направлении работал А. П. Котельников, который исследовал так называемые точки Бурместера, а также Н. И. Мерцалов, Н. Г. Бруевич и Г. Г. Баранов.

И. И. Артоболевский развил некоторые общие методы геометрического синтеза механизмов, частично изложенные в «Курсе».

К разработке аналитического метода синтеза механизмов впервые приступил П. Л. Чебышев. Его работы в этой области были переизданы во Франции. В частности, их основные положения были включены в известный учебник Лабулэ и в программу курса Двельсхауэрса—Дери. Они были переведены на немецкий язык и изданы с комментариями Рело. Таким образом, они явились как бы катализатором, вызвавшим к жизни кинематико-геометри-ческио работы Бурместера. По его совету кинематикой механизмов начал заниматься Сильвестер; его влияние чувствуется на тематике и методе исследования английских кинематиков. Роберте, а затем и сам Чебышев доказали теорему о возможности осуществления любой шатунной кривой с помощью трех четырехзвенников. Используя идею, высказанную Поселье, ученик Чебышева Липкин создал инверсор. Эта идея, в сущности являющаяся одним из вариантов проблемы, высказанной и решенной П. Л. Чебышевым («механизмы Чебышева»), развита в трудах Сильвестера, Кемпе, Г. Гарта.

Синтез механизмов - ч. 3

Плоская задача синтеза механизмов была изложена в символах теории функций комплексного переменного в трудах Дарбу. В СССР этот метод был развит Н. В. Оглоблиным, С. А. Гершгориным, С. С. Бюшгенсом, Л. Г. Лойцянским, А. И. Лурье и несколько позже — 3. Ш. Блохом. Некоторые задачи аналитического синтеза механизмов решил также Н. Г. Бруевич. И. И. Артоболевский сам очень интересовался аналитическим синтезом и в своих дальнейших работах развил ряд важных направлений.

Метод экспериментального синтеза механизмов впервые стал разрабатывать Рело, который, определив механизм как замкнутую цепь принужденного движения с одним закрепленным звеном, указал на возможность создания новых механизмов путем изменения закрепленного звена. Он указал также на возможность образования новых механизмов путем замены вращательных пар поступательными, конструктивного выполнения формы пар, расширения цапф и др. Pay указал на способ экспериментального изучения шатунных кривых шарнирного четырехзвенника, который он считал основной структурной формой классификации механизмов.

Очень важное значение сразу же получил структурный синтез механизмов. С помощью структурного синтеза можно построить схему механизма, удовлетворяющую определенным, наперед заданным условиям. В этом направлении ряд результатов получил И. И. Артоболевский.

Курс Артоболевского был построен по новой методике, разработаипой им самим. Если прежде механизмы исследовали в соответствии с индивидуальными особенностями групп, следуя методике, предложенной Д. С. Зерновым, которая, в свою очередь, являлась лишь одним из вариантов методики Р. Виллиса и его учеников, то подход Артоболевского к изложению курса теории механизмов и машин был принципиально иным: он строит его, исходя из общих принципов, и учение о структуре и классификации для него не самоцель. Так как автор ранее установил, что механизмы с высшими парами можно (в мгновенных положениях) преобразовать в механизмы, имеющие в своем составе только низшие кинематические пары, то синтез механизмов с высшими парами в общем укладывается в выработанную им схему.

Синтез механизмов - ч. 4

Отдел, посвященный синтезу механизмов, открывается общими сведениями о воспроизведении плоского движения методом центроид и методом взаимноогибаемых кривых. Далее рассматривается приближенное решение задачи о воспроизведении движения. От решения задачи синтеза механизмов с помощью высших пар Артоболевский переходит к тем случаям, когда требуемое движение точно или приближенно можно осуществить с помощью механизмов с низшими парами. Общая постановка задачи при этом остается неизменной.

Общая задача синтеза завершается основой динамического синтеза: здесь изложено учение об угле давления и о его применении в ряде практических задач.

Специальные разделы синтеза посвящены теории кулачковых механизмов; теории зубчатых механизмов, плоских и пространственных, а также некоторым задачам синтеза плоских механизмов с низшими парами. В последнем разделе рассмотрены условия Грасгофа, общие положения проектирования плоских четырехзвенных механизмов, проектирование схемы четырехзвенного механизма по двум и трем заданным положениям звеньев и по заданному коэффициенту увеличения скорости. Приведены также некоторые сведения по синтезу направляющих механизмов.

Уже в предвоенные годы И. И. Артоболевский приступил к созданию обобщающей монографии по синтезу плоских механизмов, которая была издана в 1944 г. в соавторстве с В. В. Добровольским и 3. Ш. Блохом. Таким образом, отдел учебника, посвященный задачам синтеза механизмов, явился первым вариантом теории, которую еще предстояло обобщить и развить, но основами которой уже можно было пользоваться.

Вторая часть рассматриваемого курса посвящена динамике машин. Она состоит также из двух отделов: кинетостатики механизмов и динамики машин.

Артоболевский расчленяет расчет машины на две части: силовой расчет механизма и учение об истинном ее движении, решаемое методами динамики; в основу кинетостатического метода силового расчета положен принцип Даламбера.

Очень осторожно И. И. Артоболевский вводит понятие силы инерции, дискуссия о котором кончилась незадолго до написания курса. Можно сказать, что нижеследующие строки появились под свежим впечатлением дискуссии: «Сущность кинетостатического метода в общей механике сводится к условному сведению задачи динамики к задаче статики. Для этого силу противодействия ускоряемого тела, приложенную к телу, сообщающему это ускорение, условно переносят на ускоряемое тело. Тогда эта фиктивная для ускоряемого тела сила будет уравновешиваться со всеми остальными внешними силами, действующими на это тело, и задача сведется по внешней своей форме к задаче статики. Эта фиктивная сила получила название силы инерции».

Кинематические пары - ч. 1

В «Курсе» даны два метода определения сил инерции: приведение их к силе и паре и приведение к результирующей, прилагаемой в центре качания звена, рассматриваемого как физический маятник. Затем в качестве упрощенного способа определения силы инерции звеньев рассмотрен метод замещающих точек, а также способ определения результирующей силы инерции всего механизма. Силовой расчет изложен по той же методике, по которой построено учение о структуре и кинематике механизмов: вначале проводится кинетостатический расчет групп и их модификаций и лишь после этого — силовой расчет всего механизма.

Так, задачи кинетостатики были изложены в логическом единстве, подчиненном одной методике. Правда, учение о силах инерции в машинах было развито еще в конце XVIII в. в трудах Карно, но существенное значение оно получило лишь начиная с середины XIX в., когда машиностроители и путейцы встретились с силами инерции на практике. К середине 30-х годов все важнейшие задачи определения сил инерции для плоских и пространственных механизмов были определены. Поэтому и назрела необходимость глубже разобраться в существе вопроса, чтобы не допустить досадных ошибок, что и вызвало известную дискуссию.

Несколько позже встал вопрос об определении усилий в кинематических парах. По-видимому, первым поставил его Прелль, который связал этот вопрос с кинематическим исследованием механизма и показал, что графические приемы, применяемые в обоих случаях, аналогичны. Дальнейшее развитие шло в основном по пути поисков соответствующих графоаналитических методов. Затем Мор, Виттенбауэр, Ассур и Жуковский решили ряд важных задач кинетостатики, причем у Ассура кинетостатика начинает приобретать форму логической теории. В Советском Союзе этой проблемой занимались Н. Г. Бруевич, Г. Г. Баранов, Л. Н. Решетов и И. И. Артоболевский. Последний привел эту проблему в систему в соответствии с классификацией Ассура и нашел оптимальный метод изложения.

Кинематические пары - ч. 2

Затем изложены основы учения о трении в кинематических парах. До этого трение в кинематических парах в учебниках по теории механизмов освещали не всегда или приводили по этому вопросу самые элементарные сведения. Артоболевский вводит учение о трении в качестве полноправного раздела теории, причем рассматривает все случаи, которые может встретить будущий инженер в процессе его работы.

Во втором отделе части «Динамика машин» рассмотрены вопросы, связанные с определением движения машины под действием заданных сил, по теории регулирования и теории маховика, а также по уравновешиванию машин. Эти вопросы попали в крут научных интересов И. И. Артоболевского с самого начала его научной и педагогической деятельности. Он и позже исследовал эти вопросы и неоднократно указывал на особое значение динамического анализа при исследовании реальной машины в реальных же условиях ее работы. Из соответствующих вопросов он отобрал наиболее значимые, которые должны входить в обязательный минимум знаний инженера-механика. Исторически почти все рассмотренные в этом разделе вопросы были поставлены и решались начиная с середины XIX в., когда в трудах ученых Парижской политехнической школы и группировавшихся вокруг нее появились решения, относящиеся к теорий регулирования и движения паровой машины. В сущности, все, что было сделано в этом направлении в XIX в. и в первой четверти XX в., относилось к теории паровой машины. Поэтому теория машин так, как она была представлена в учебниках этого времени, имела специфический оттенок.

Курс И. И. Артоболевского — это первая попытка оторваться от паровой машины и найти некоторые общие положения, увязанные с принятой систематикой. Попытка удалась, что и доказало дальнейшее развитие динамики машин. Несмотря на то, что стандартные разделы, так, как они впервые были развиты в «Курсе», изменились по своему содержанию, их тематика осталась в общем неизменной. Большое разнообразие динамических явлений в технологических машинах постепенно начинает занимать ведущее место в теории машин, оттесняя паровую машину, что уже чувствуется и в «Курсе».

В заключение И. И. Артоболевский приводит некоторые задачи динамики машин, решить которые предстояло в самое ближайшее время. «Здесь в первую очередь надо отметить задачу о динамике пространственных механизмов, задачу о кинетостатическом расчете механизмов с учетом сил трения, задачу об уравновешивании сил инерции сложных механизмов, задачу об изучении явления удара в кинематических цепях, задачу о колебаниях в механизмах, задачу об изучении гироскопических явлений в механизмах и, наконец, задачу о динамическом синтезе плоских и пространственных механизмов». К этомз сводились важнейшие задачи динамики; более подробно этот вопрос И. И. Артоболевский развил в своих статьях, опубликованных в «Вестнике машиностроения» и в «Известиях Отделения технических наук АН СССР». Библиография к «Курсу» включала 451 наименование и явилась одним из наиболее содержательных литературных указателей по теории механизмов и машин для своего времени.

Кинематические пары - ч. 4

В том случае, если будут найдены точки, точно описывающие указанные траектории, может быть создан механизм с низшими парами, точно воспроизводящий заданное движение».

Артоболевский указывает на методы, с помощью которых можно найти интересующие нас точки. Это, во-первых, графоаналитический метод, который состоит в изучении кинематических свойств построенных центроид в относительном движении. Сущность построений сводится к построению механизма, одно из звеньев которого (шатун) занимает ряд положений, но не свыше пяти. Таким путем шли Бурместер и Альт.

Второй метод предложил Краус. Он заключается в воспроизведении траектории, совпадающей в восьми или девяти точках с заданной. При этом следует обращать особое внимание на метрические соотношения между звеньями, так как кинематическая цепь может оказаться непригодной.

Третьим методом, на котором останавливается Артоболевский, является экспериментальный метод Pay. В области динамического синтеза плоских механизмов он исследует влияние угла давления и предлагает соответствующую методику для его определения и оценки

Таким образом, к началу 40-х годов И. И. Артоболевский в основном обобщил проблему синтеза механизмов и увязал ее с методами классификации и анализа механизмов. И что еще более важно, был создан учебник теории механизмов и машин, в котором все теории были слиты воедино в общем логическом развитии. Тем самым был заложен надежный фундамент для дальнейшей педагогической и исследовательской работы.

Кинематические пары - ч. 3

Несколько ранее, в 1939 г., И. И. Артоболевский издал небольшую монографию «Синтез плоских механизмов», по своей теме связанную с «Курсом»; над обоими трудами он работал одновременно, и главы, посвященные синтезу механизмов в «Курсе», были написаны несколько раньше этой монографии.

Как пишет автор, «...работа представляет собой обобщение задачи о геометрическом синтезе плоских механизмов и имеет своей целью установление общих приемов синтеза сложных кинематических цепей... В настоящей работе мы старались показать, что при определенном методическом подходе к решению задач синтеза можно получить всегда несколько последовательных решений, из которых и могут быть выбраны те, которые удовлетворяют заданным условиям работы». И несколько ниже: «Главной задачей синтеза является задача об осуществлении механизма, обеспечивающего заданное движение отдельных его звеньев. При решении этой задачи должны быть приняты во внимание все условия, обеспечивающие воспроизводимое движение. К числу этих условий в первую очередь должны быть отнесены следующие: условие правильной структуры синтезируемого механизма, условие кинематической точности воспроизводимого движения и, наконец, условие возможности воспроизведения синтезируемых механизмов заданного движения с точки зрения динамики». Здесь же вводится понятие бицентро-иды как геометрического места центров мгновенного вращения в относительном движении двух каких-либо систем, принадлежащего неподвижной плоскости.

Применение метода центроид или взаимноогибаемых кривых дает возможность получения точного решения с помощью высших кинематических пар. Так как иногда достаточным является движение приближенное, то соответствующий механизм будет включать только низшие пары; эту задачу можно также свести к изложенным методам. «Таким образом, задача о воспроизведении движения посредством механизма с низшими парами может быть решена, если будут найдены точки центроид, описывающие в относительном движении дуги окружностей, отрезки прямых или участки шатунных кривых.

Школа

Организация школы - ч. 1

К концу 30-х годов вместе с И. И. Артоболевским в одном и том же направлении работала группа крупных машиноведов. Важной заслугой Артоболевского явилось то, что он ввел в научный оборот классическое наследство отечественных и зарубежных ученых, и в первую очередь Ассура, труды которого и были положены в основу советской научной школы в области теории механизмов. Артоболевский по-новому «прочитал» Ассура, основной труд которого был написан сложным языком и сопровождался сложными графическими построениями. Недаром один из учеников Ассура по Петроградскому политехническому институту вспоминал, что студенты могли следить за построениями, которые проводил Ассур на доске, лишь до определенных пределов. Затем они, отчаявшись в собственных силах, откладывали в сторону конспекты и... теряли нить рассуждений своего профессора. И. И. Артоболевский нашел новые методы исследования, значительно дополнил теоретические выводы Ассура, разработал методы определения ускорений точек механизмов, свел воедино методы кинетостатики и снабдил все теоретические рассуждения многочисленными наглядными примерами.

Одновременно с Артоболевским в том же направлении работал В. В. Добровольский. В 1937 г. он решил задачу о построении положений механизмов и об определении траекторий, описываемых отдельными их точками. Эту задачу он решил с помощью метода геометрических мест и распространил полученный результат на механизмы всех классов и порядков. В 1939 г. В. В. Добровольский развил метод особых точек на основе предложенного им же метода разложения внутреннего шарнира группы; с помощью последнего он предложил теорию кинематического анализа сложных кинематических цепей с замкнутыми контурами. В том же 1939 г. В. В. Добровольский начал исследование новой, еще не изученной теоретически области механизмов с двумя и более степенями свободы, что было заделом на будущее — в технике 30-х годов механизмы с несколькими степенями свободы применяли очень редко. Добровольский указал, что после удаления всех групп наслоения в механизмах с несколькими степенями свободы по виду ведущих звеньев их можно привести к трем типам; он различает механизмы кривошипные (которые приводятся к нескольким независимым кривошипам), маятниковые и кривошипно-маятниковые. Он относит, в частности, механизмы типа дифференциалов к кривошипной группе, а пантографы, инверсоры и другие подобные механизмы — к маятниковой группе. По его мнению, кинематический анализ механизмов с несколькими степенями свободы не имеет ничего принципиально нового по сравнению с механизмами с одной степенью свободы.

Организация школы - ч. 2

В области теории пространственных механизмов исследования были стимулированы тем, что И. И. Артоболевский и В. В. Добровольский распространили идеи Ассура на пространственные механизмы и создали обобщающую классификацию. В том же направлении были выполнены и некоторые частные работы Г. Г. Барановым, Н. Г. Бруевичем, Я. Б. Шором, Ф. М. Диментбергом и другими учеными. Баранов предложил способ построения планов положений пространственного семизвенного механизма. Н. Г. Бруевич развил свой метод кинетостатического исследования плоских механизмов и распространил его на пространственные механизмы, образованные путем наслоения пространственных диад, звенья которых входят в кинематические пары различных классов. В. В. Добровольский исследовал сферические механизмы, для чего применил стереографическую проекцию. Я. Б. Шор частично в соавторстве с Ф. М. Диментбергом предложил методы графического решения задач статики и кинематики сложных пространственных систем, изучил механизм Беннета.

В 1939 г. И. И. Артоболевский приступил к организации в своем отделе в Институте машиноведения группы по синтезу механизмов. Сам он выполнил к тому времени ряд оригинальных работ, с помощью которых ввел методы синтеза механизмов в систему общей теории. Необходимость в проведении исследовательских работ была очевидна — советское машиностроение вступило в новую фазу своего развития, и для совершенствования создаваемых машин надо было вооружить конструкторов научно обоснованными методами проектирования механизмов. Следует также учесть, что теория шарнирных механизмов и их проектирование имели важное значение для оборонной промышленности. В конце 30-х годов создавались механизмы для решения важных оборонных задач, и так как в те годы вычислительная техника еще не была развита, методы проектирования и создания таких механизмов оказались особенно важными и актуальными. С этими же проблемами была связана и теория точности механизмов, развитая Н. Г. Бруевичем и его учениками.

При создании новой группы И. И. Артоболевский пригласил в качестве ведущего специалиста 3. Ш. Блоха. Он знал его еще по прежней работе в ВИСХОМе, и ему он поручил разработку метода теории функций комплексного переменного в его применении к решению плоской задачи теории механизмов. Блох начал разработку проблемы синтеза механизмов с использованием аппарата этой теории и получил ряд крупных результатов, которые позже были опубликованы в коллективной монографии Артоболевского, Добровольского и Блоха «Синтез механизмов».

Организация школы - ч. 3

В 1936 г. было принято решение об организации в составе Академии наук СССР Отделения технических наук. Это решение не всеми членами Академии наук было воспринято как положительное. Бытовало мнение о том, что лишь фундаментальные науки являются настоящими науками, а науки прикладные и тем более технические — это науки «второго сорта». Мнение это было не новым, оно существовало еще в первой половине XIX в., в связи с возникновением прикладных наук и мероприятиями по «логической чистке» математики. Во второй половине 30-х годов ряд крупных ученых высказали мнение о том, что теория механизмов и машин не является «настоящей» наукой.

Что же было сделано в Советском Союзе в области теории машин и механизмов в период 30-х годов и с какими результатами зарождающаяся школа пришла к 1941 г. Естественно, что развитие науки о машинах нельзя отрывать от развития машиностроения. Колоссальный «задел» в этом отношении, выполненный в годы первых советских пятилеток, явился результатом не только строгого планирования с учетом значения машиностроения как основы для обеспечения развития всего народного хозяйства, но и двух важных факторов — приближающейся научно-технической революции, что выражалось в усилении тенденции к автоматизации производства и к внедрению станков-автоматов и машин автоматического действия в самые различные отрасли производства, а также усилившейся угрозы войны. Более высокими темпами стала развиваться оборонная промышленность и некоторые направления той техники мирного производства, которые имели не меньшее значение и для оборонной промышленности. Сюда относились, в частности, работы по сварке металлов и по созданию соответствующих машин и аппаратов, а также по проектированию механизмов, способных решать сложные математические задачи.

Проблема создания механизмов для выражения математических зависимостей ведет свое начало от экспериментального синтеза механизмов. Параллелограмм Уатта, его вариант, предложенный А. А. Бетанкуром, серия механизмов П. Л. Чебышева, которые послужили для него базой при создании теории приближения функций, инверсор Липкина—Поселье — вот первые такие механизмы. В последней четверти XIX в. прикладной кинематикой по совету Чебышева стал заниматься Сильвестр. В результате его собственных исследований и исследований ряда английских ученых появляются механизмы Сильвестра, Кемпе, Гарта, Робертса. Некоторые механизмы были созданы профессором Львовского университета Л. Жмуркой. В конце XIX и в начале XX в. были построены механизмы, воспроизводящие кривые второго порядка. В Советском Союзе в 20—30-х годах также было создано несколько подобных механизмов.

Организация школы - ч. 4

В 1926 г. С. А. Гершгорин доказал теорему о возможности построения шарнирного механизма для осуществления алгебраических зависимостей; он применил ее на практике, сконструировав механизмы для интегрирования уравнения Лапласа, построения некоторых функций комплексного переменного и для построения профилей крыла самолета типа Мизеса (1929 г.). В 1934 г. И. М. Рабинович предложил механизмы для решения системы линейных уравнений.

Значительное развитие теория механизмов для воспроизведения математических зависимостей получила в творчестве Н. Г. Бруевича, который указал на систематический путь решения задач, связанных с механическим определением различных алгебраических зависимостей. Он создал механизмы для решения алгебраических уравнений (1938 г.) и механизмы для интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений. Ученик И. И. Артоболевского С. А. Черкудинов создал в 1939 г. механизмы для вычерчивания геометрических мест метрического синтеза механизмов. В том же году В. П. Каминский создал несколько оригинальных схем коникографов — механизмов для воспроизведения конических сечений, уравнения которых заданы в полярной форме. В 1940 г. И. И. Артоболевский построил коникограф, использовав при этом развитый им самим метод синтеза механизмов.

Исследования по динамике машин в предвоенные годы проводились в нескольких направлениях. Изучались вопросы уравновешивания динамических давлений, определения коэффициента полезного действия, динамика конкретных машин. С 1939 г. С. Н. Кожевников начал свои исследования в области теории неустановившихся процессов, которые приобрели важное практическое значение при конструировании тяжелых металлургических машин. И. И. Артоболевский исследовал динамику вибрационного грохота, развил методы уравновешивания сил инерции в рабочих машинах со сложными кинематическими схемами.

Организация школы - ч. 5

Переход к выпуску машин автоматического действия повлек за собой ряд теоретических и практических проблем. Надо было глубоко изучить теорию передаточных механизмов, работа в этом направлении была начата еще в годы первой пятилетки. Во второй половине 30-х годов исследования зубчатых передач, кулачковых и мальтийских механизмов заняли важное место в трудах ученых-машиноведов. В области теории зубчатых передач были опубликованы работы Н. И. Колчина, Л. Н. Решетова, Л. Н. Калужнина. Они были посвящены вопросам исследования и совершенствования зубчатых передач, корринированию и изготовлению зубчатых колес. Повышается интерес к дифференциальным и планетарным механизмам: в 1939 г. выходит в свет монография С. Н. Кожевникова, посвященная теории и расчету эпициклических передач, в 1940 г.— работа В. Н. Кудрявцева о планетарных передачах для бесступенчатого регулирования скорости. В ряде статей, опубликованных в 1936—1939 гг., В. В. Добровольский рассмотрел вопросы подбора шестерен редукторов авиационных моторов, условия сборки планетарных, редукторов, теории внутреннего зацепления, подрезания зубцов, коэффициентов полезного действия планетарных и дифференциальных механизмов.

Вопросы теории кулачковых механизмов исследовали Л. Н. Решетов, Н. Г. Бруевич, Я. Л. Геронимус, В. А. Юдин.

Синтез кулачковых и зубчатых механизмов - ч. 1

Н. Г. Бруевич доказал, что при передаче движения центроидными механизмами с неподвижными осями вращения нельзя получить непрерывного периодического движения, так как в таких механизмах предельный угол передачи движения в некоторых положениях оказывается ниже допустимого. Я. Л. Геронимус решил задачу проектирования кулачкового механизма с плоским поступательно движущимся толкателем. В. А. Юдин развил методы динамического синтеза пространственных кулачковых механизмов.

И. И. Артоболевский теоретически обосновал синтез кулачковых и зубчатых механизмов. Он доказал, что заданное движение звеньев может быть воспроизведено совокупностью центроид в абсолютных и относительных движениях. Предложенные им методы позволили проектировать центроидные механизмы (механизмы некруглых колес, механизмы перекатывающихся рычагов). Однако число центроидных механизмов ограничено и возможности их использования невелики, но если с одной из центроид связать кривую, то можно найти другую кривую, связанную со второй из центроид таким образом, что при взаимном движении центроид обе кривые будут катиться друг по другу со скольжением. Так И. И. Артоболевский развил теорию взаимноогибаемых кривых. Он показал также возможность приближенного воспроизведения искомого движения заменой центроид или взаимноогибаемых кривых кинематическими цепями, состоящими из низших кинематических пар. Он установил, что решение этой задачи связано с классической задачей метрического синтеза механизмов с низшими парами, заключающейся в проектировании механизмов, отдельные точки звеньев которых описывают заданные шатунные кривые.

Применяя на практике полученные таким образом результаты, И. И. Артоболевский в работах 1939 и 1940 гг. рассмотрел методы проектирования кулачковых механизмов, у которых ведомое звено воспроизводит сложное плоскопараллельное движение. Он решил также задачу проектирования кулачковых механизмов по заданному углу Передачи движения. В некоторых зарубежных работах для определения углов передачи изыскивали минимальные габариты кулачка. Артоболевский же дает решение, основанное на изучении областей, в которых должна быть расположена линия зацепления. Это позволило сделать некоторые обобщения в задаче о связи угла передачи с метрическими параметрами механизма. Он показал, что для центроидных механизмов с изменяющимся положением осей угол передачи зависит также и от этого расстояния.

Синтез кулачковых и зубчатых механизмов - ч. 2

Машины автоматического действия начали появляться на предприятиях Советского Союза еще с первой половины 30-х годов, в особенности там, где применяли конвейерную сборку или где технологический процесс требовал автоматизации. В 1931 г. в Ленинградском политехническом институте была организована первая в Советском Союзе кафедра машин-автоматов, руководство которой было поручено С. В. Вяхиреву. В следующем, 1932 г. кафедра станков-автоматов была организована под руководством Г. А. Шаумяна в Московском высшем техническом училище.

Трудно оценить вклад в решение этих задач, внесенный первыми советскими учеными, которые поняли сущность и важность автоматизации производства. Первыми были С. В. Вяхирев, А. П. Иванов, Г. М. Головин, Г. А. Шаумян. Эти ученые-машиноведы, начавшие свои исследования с «технологической точки зрения», сразу же от научных изысканий перешли к практике — к созданию станков-автоматов.

И. И. и С. И. Артоболевские подошли к тому же вопросу не с точки зрения технологов, а исходя из потребностей конструкторов. Воспитанные В. П. Горячкиным и А. И. Мерцаловым на проблемах сельскохозяйственного машиностроения, они начали работать над созданием такой теории машин автоматического действия, которая отвечала бы настоятельным потребностям конструкторов.

В самом начале 30-х годов было трудно судить о дальнейшем развитии советского машиностроения, и поэтому роль «первопроходцев» (С. В. Вяхирева, А. П. Иванова, Г. А. Шаумяна) была весьма существенной. В те же годы под руководством замечательного инженера и поэта А. К. Гастева были предприняты попытки создания серий агрегатных станков. Базой для этого послужили мастерские Центрального института труда, в которых были созданы стандартные блоки, из которых можно было собрать станки различных типов.

Важную роль в деле автоматизации производства сыграло также научное творчество С. И. Артоболевского.

В 1938 г. И. И. Артоболевский ушел из Военно-воздушной академии, учебная нагрузка уменьшилась лишь на немного; он остался профессором Московского университета и заведующим кафедрой Московского института химического машиностроения. Кроме того, для него все более и более увеличивался объем основной работы в АН СССР —с 1937 г. он занимал должность заведующего отделом теории машин и механизмов Института машиноведения АН СССР.

Синтез кулачковых и зубчатых механизмов - ч. 3

Итак, предвоенные годы были насыщены большой научной, педагогической и научно-организационной работой. В сущности, на протяжении двух лет, 1937—1939 гг., были созданы учебники по теории механизмов и машин, разработаны и спланированы основные направления ее развития, причем была выяснена роль автоматизации и ее место в науке о машинах. Большая математическая, техническая и, что чрезвычайно важно, гуманитарная культура И. И. Артоболевского, в определенной степени унаследованная им от А. В. Луначарского, явилась важным фактором его творчества. И что, вероятно, еще более существенно, он никогда не замыкался в узкие рамки «науки для науки», а старался распространить знания о машинах, привлечь к разработке науки как можно больше специалистов. В связи с этим очень рано проявилась и его роль популяризатора науки. Он одновременно публикует проблемные статьи в академических журналах и статью «Машины-автоматы» в журнале «Техника — молодежи». В январе 1941 г. в «Правде» появляется его статья «Создать современную теорию автоматов». В 1940 — 1941 гт. он опубликовал программу и рабочий план курса «Теории механизмов и машин».

Так, перед самой войной семинар по основным проблемам теории механизмов и машин все более превращался в объединяющий центр для ученых-машиноведов Советского Союза, в числе которых постоянно возрастало число учеников И. И. Артоболевского. Весьма благотворным оказалось здесь сочетание разносторонних личных научных интересов Артоболевского с новыми идеями, которые возникали в процессе обсуждения важнейшей для развития науки тематики. Уже в предвоенные годы были заложены основы тех научных направлений, которые впоследствии были развиты как советскими, так и зарубежными учеными. Немецкие ученые в определенной степени сохраняли традиции, унаследованные ими от Бурместера, Грасгофа, Грюблера и их учеников, но уже сильно давала себя знать политика гитлеровского руководства наукой — многие виднейшие ученые выехали за рубеж, другие погибли в застенках гестапо. Что касается французских, английских и американских работ, то число их было незначительным, а исследовательская тематика — весьма ограниченной.

Синтез кулачковых и зубчатых механизмов - ч. 5

Первые статьи И. И. Артоболевского, посвященные вопросам истории механики машин, датируются 1939 г. Интересно, что уже в этих статьях он рассматривает не только предшествующие периоды истории науки, но касается и истории современности. Это дает ему возможность научно обосновать и прогнозировать дальнейшее развитие науки о машинах, указать на самые актуальные, «горящие» темы, которые требовали быстрого решения, и на пути исследования тех вопросов, к решению которых можно было подойти несколько позже. При этом он касается не только общих проблем, но и развития конкретных отраслей отечественного машиностроения и тех направлений технических наук, которые были связаны с этой отраслью.

Важное значение имела и терминологическая работа. Создание новых направлений механики машин и развитие ее старых отраслей было бы весьма затруднено, если бы не была проведена очень глубокая работа по пересмотру терминологии. Ряд терминов пришлось уточнить, некоторые, соответствующие новым положениям науки, создать. Следует отметить, что и в 30-х годах и раньше для описания одного и того же понятия пользовались различными терминами; это обстоятельство также следовало преодолеть.

Были еще два немаловажных обстоятельства, с которыми столкнулись еще в предвоенные годы и которым И. И. Артоболевский посвятил немало времени и энергии. Это почти повсеместное отсутствие научно-исследовательских и учебных лабораторий по теории механизмов и машин и вопрос кадров. Для работы в области механики машин требовались и преподаватели, и творческие работники — исследователи. Вопрос о подготовке кадров и соответствующих специалистов сразу же стал одним из самых важных, тем более, что их не готовили ни в одном из высших учебных заведений.

Таким было положение с теорией механизмов и машин накануне Великой Отечественной войны.

Синтез кулачковых и зубчатых механизмов - ч. 4

В 30-х годах появились и первые работы И. И. Артоболевского по истории науки и техники. Знакомство с творчеством В. О. Ключевского и советы отца, И. А. Артоболевского, побудили его подходить к исследуемым им вопросам не только как к объектам научно-технического исследования, но и с исторической точки зрения. Изучение трудов классиков отечественного и зарубежного машиноведения и механики также способствовало «историческому» подходу к науке, тем более, что Бурместер, Н. Е. Жуковский, Л. В. Ассур и в значительно большей степени Ф. Рело включали в свои труды исторические справки и экскурсы, не только пояснявшие текст, но иногда и указывавшие пути дальнейших исследований.

Уже в первые свои монографии, посвященные теорий плоских и пространственных механизмов, И. И. Артоболевский включает многочисленные исторические и библиографические справки, предпосылает отдельным разделам книг историко-библиографические введения, которые не только вводят читателя в сущность теории, но и ориентируют его в литературе по рассматриваемому вопросу.

Изучение и развитие И. И. Артоболевским классического наследия и обращение его к трудам ученых — основоположников теории механизмов — явилось результатом его глубоких знаний истории. Обращение к первоисточнику уже является историко-научным занятием, и построение им новой концепции теории механизмов и машин становится дополнительным доказательством того факта, что история науки и техники имеет не только теоретическое, но и важное практическое значение. Это положение неоднократно подчеркивал сам Иван Иванович.

Война

Военные годы - ч. 1

В день начала войны, 22 июня 1941 г., И. И. Артоболевский был у себя на даче. Днем он пошел к полустанку, чтобы встретить мать, которая должна была приехать к ним на дачу. К поезду он опоздал, и Зинаида Петровна со своими сумками уже шагала по шпалам. Первое ее слово было — «Война!».

Он немедленно собрался и поздно вечером приехал в Москву. Москва уже была не та, что накануне,—все изменилось. Город был затемнен, шли солдаты, гудели сирены.

В последних числах сентября 1941 г. Артоболевского вызвал акад. В. П. Никитин, который после переезда Президиума Академии наук в Свердловск был назначен уполномоченным Президиума в Москве. Он передал Ивану Ивановичу распоряжение президента АН СССР В. Л. Комарова о назначении его уполномоченным Отделения технических наук и руководителем тех лабораторий отделения, которые остались в здании отделения по Малому Харитоньевскому переулку (ныне здание Института машиноведения). Эти лаборатории выполняли работы, связанные с испытаниями новой техники на полигонах вблизи Москвы, и вывезти их из Москвы было невозможно.

Штат уполномоченного по Отделению технических наук был небольшой: секретарь, счетовод и несколько человек обслуживающего персонала. Назначение Артоболевского уполномоченным отделения не было оформлено соответствующим образом, ему даже не установили жалованья, и он имел лишь карточки, равно как и его жена, Ольга Николаевна, поступившая на работу концертмейстером концертных бригад Московского Дома ученых.

Через несколько дней после назначения Артоболевского уполномоченным Отделения технических наук первый секретарь Московского горкома партии А. С. Щербаков вызвал его к себе и подробно расспросил обо всем, что касалось работы научных лабораторий. Как позже вспоминал Иван Иванович, не было почти ни одного дня, чтобы Щербаков не позвонил и не поинтересовался, как идут дела в лабораториях. Так как положение на фронте было очень серьезным, то в кабинете уполномоченного ОТН был поставлен прямой телефон, Артоболевский получил военное обмундирование и поставил у себя в кабинете походную кровать.

Военные годы - ч. 2

Конец 1941 г. был для И. И. Артоболевского заполнен очень интенсивной работой: он готовил новое издание своего учебника по теории механизмов, а также руководил лабораториями Академии наук.

В конце декабря 1941 г. Ивану Ивановичу удалось провести одно очень важное мероприятие. После эвакуации московских заводов часть персонала эвакуированных московских заводов (рабочие и инженеры) осталась в Москве. Не была вывезена и часть оборудования. Поэтому, как только немцев отогнали от Москвы, встал вопрос о восстановлении этих заводов. В этой работе важную роль сыграл Артоболевский. Он предложил ряду профессоров и инженеров-машиностроителей, из числа оставшихся в Москве, принять деятельное участие в восстановлении заводов.

Желающих нашлось немало, и на добровольных началах было организовано Московское общество машиностроителей, председателем был избран И. И. Артоболевский. Члены Общества, которое очень быстро росло, принимали участие в руководстве работами по восстановлению цехов, проектировали оборудование, занимались расчетами технологических процессов. Были созданы также на общественных началах конструкторские бюро, разрабатывающие приспособления и оборудование.

Несколько позже по инициативе членов Общества был спроектирован и построен специальный поезд с необходимым станочным и другим оборудованием, предназначенным для ремонта боевой техники вблизи фронта. Поезд был торжественно передан военным организациям, а Общество и лично И. И. Артоболевский получили благодарность Верховного Главнокомандующего.

7 ноября 1941 г. И. И. Артоболевский получил приглашение на военный парад, который состоялся на Красной площади. Был серый холодный зимний день, шел снег. Войска прямо с парада уходили на фронт. Парад принес с собой уверенность в том, что враг будет разгромлен, хотя он и стоял под самой Москвой. Чувствовалось, что в войне наступает перелом.

Военные годы - ч. 3

«В начале декабря месяца,—вспоминал Иван Иванович,— за мной ночью в Отделение заехал Н. Г. Бруевич и вместе с ним какой-то крупный военачальник; они предложили мне проехать с ними на машине по направлению к Сходне, по Ленинградскому шоссе. Далеко нас не пустили, но до Химок мы доехали. Вышли из машины. Все небо было залито светом полыхающих пожаров, отсветом батарейных залпов. Невероятный грохот от залпов, эскадрильи гудящих самолетов — все это было невероятно впечатляюще. Начался разгром немцев под Москвой».

8 конце 1941 г. было принято решение о восстановлении деятельности Московского авиационного института. В свое время институт был эвакуирован в Алма-Ату; теперь, не возвращая его, следовало восстановить его в Москве. Директором института был назначен один из учеников Ивана Ивановича по Менделеевскому институту, А. И. Михайлов, а заведующим кафедрой теории механизмов и машин — И. И. Артоболевский. До этого кафедрой заведовал С. Н. Кожевников, который вместе с институтом эвакуировался в Алма-Ату. И. И. Артоболевский написал ему письмо, в котором сообщил, что ни в коей мере не претендовал на заведование кафедрой и что в случае его желания по реэвакуации института в Москву передаст ему кафедру. Забегая вперед, укажем, что С. Н. Кожевников по возвращении из Алма-Аты некоторое время проработал на кафедре Московского авиационного института, а затем переехал в Днепропетровск, где занял кафедру теории механизмов и машин в Днепропетровском металлургическом институте. В 1951 г. С. Н. Кожевников избран членом-корреспондентом АН УССР.

И. И. Артоболевский явился к своему новому месту работы 1 января 1942 г. Здания были в относительном порядке, но все оборудование и мебель подлежали замене. К преподаванию были привлечены те из преподавателей, которые не выехали из Москвы, а его заместителем по кафедре стал доц. М. М. Тишин. Начали восстанавливать лабораторию, оборудовали кабинет механизмов, составили методические пособия. Весной 1942 г. был объявлен прием в институт. В него вернулись и те студенты, которые по тем или иным причинам не были мобилизованы в армию.

Военные годы - ч. 4

К работе в институте И. И. Артоболевский привлек ряд своих сотрудников по Институту химического машиностроения: Т. С. Жегалову, В. А. Зиновьева, И. П. Никитину, С. И. Пантелеева. После возвращения из эвакуации заместителем Ивана Ивановича по кафедре стал его друг детства, рядом с которым он прошел всю свою жизнь, проф. Б. В. Эделыптейн.

В начале января начались занятия и в Московском университете. Вместе с Б. В. Булгаковым организовали в университете кафедру теоретической и прикладной механики и начали читать общие и специальные курсы. Заведующим кафедрой стал Булгаков. Постепенно штат пополнялся, и примеру кафедры последовали и другие подразделения университета. Несмотря на то что аудитории не отапливались и преподаватели и студенты были в шубах и шапках, настроение было хорошее, хотя изредка и приходилось уходить в бомбоубежище.

В первом квартале 1942 г. И. И. Артоболевский возродил свой семинар. Занятия проходили в Московском Доме ученых. Число участников семинара сначала было небольшим, а затем, по мере возвращения ученых в Москву, оно начало расти. Занятия обычно проводились один раз в две недели.

На одном из первых заседаний семинара, на котором присутствовали также заводские конструкторы и инженеры, Иван Иванович доложил о принципах построения справочника «Механизмы», над которым он тогда начал работать. Тогда же он доложил первые варианты своих работ «О новом методе расчета маховых колес» и «Геометрические методы решения некоторых задач теории плоских механизмов». Несмотря на тяжелые бытовые условия и на перегруженность работой, И, И, Артоболевский все же находил время и для подготовки такого фундаментального труда, каким стал его знаменитый справочник «Механизмы».

Основанием для идеи справочника послужила все та же проблема синтеза механизмов, которая в 30-х годах вместе с проблемой пространственных механизмов явилась едва ли не центральной темой размышления машиноведов. Очевидным было, что, прежде чем перейти к созданию новых, надо было хорошо изучить существующие механизмы. История развития механизмов показала, что в конце XVIII в. было известно около 150 видов механизмов. Начиная приблизительно с середины XIX в. до середины XX в., т. е. за 100 лет, число механизмов возросло до 4000, и перед Артоболевским встал вопрос, следует ли создавать новые механизмы, когда существующие в значительной части не используются. Это дало бы возможность «специализировать» научный синтез механизмов, сконцентрировав внимание ученых на метрических свойствах механизмов, отложив в сторону изобретение новых форм. Несомненно, что решение Артоболевского взять на себя такую тяжелую и трудоемкую работу было вызвано в основном нуждами машиностроения военного времени, с которыми он вплотную столкнулся в Московском обществе машиностроителей. Зачастую, для того чтобы найти подходящий механизм, конструктор должен был перерыть кипы технических журналов, причем иногда оказывалось, что интересующий его механизм используется машиностроителями иной специальности и искать его нужно в иных журналах. Кроме того, использовать уже опубликованные материалы было трудно по той причине, что в них обычно отсутствовали необходимые описания, классификационные и структурные указания и пр.

Военные годы - ч. 5

Начиная с 1942 г. семинар работал регулярно на протяжении всех военных лет. Среди первых докладов были сообщения на самые различные темы теории механизмов. Так, В. В. Добровольский прочитал доклад о сферических шатунных кривых и о методах их построения. Л. В. Петрокас изложил методы синтеза кулачковых механизмов с помощью номограмм, В. А. Юдин доложил о динамическом синтезе кулачковых механизмов с ведомой трехповодковой группой. Позже, в 1943 г., удалось обеспечить постоянное помещение для проведения семинара в доме Отделения технических наук. Естественно, что были затруднения с публикацией, поэтому было решено создать временный сборник работ, заслушанных и одобренных семинаром. Первый сборник был издан после войны, но в него были включены работы, заслушанные в 1943 г. и в какой-то степени продуманные значительно раньше. В частности, сам Иван Иванович переработал и повторил свои доклады о маховике и по теории плоских механизмов, В. В. Добровольский написал «Синтез сферических механизмов», в котором изложил геометрические методы синтеза, аналогичные методам, разработанным Бурместером, Альтом и им самим для плоских механизмов. При этом он использовал свойства стереографической проекции. Синтезу механизмов был также посвящен доклад С. А. Черкудинова «К общей теории геометрических мест метрического синтеза, в котором он изложил общую систему этих геометрических мест при двух, трех и четырех положениях плоскости, а также в качестве примера исследовал вопрос о введении дополнительного условия — передаточного отношения между кривошипом и коромыслом. В докладах М. А. Крейнеса и В. В. Добровольского было рассмотрено решение некоторых задач, связанных с определением коэффициентов полезного действия сложных зубчатых передач. Г. Г. Баранов в своем докладе изложил приближенное решение уравнения Рейнольдса для подшипника конечной длины.

Важное значение имела работа С. И. Артоболевского, доложенная 1 ноября 1943 г., «Основы кинематики машин-автоматов». Автор классифицирует автоматы, исследует кинематику их рабочих органов и устанавливает, что между теоретической производительностью автомата и его кинематикой существует определенная зависимость. Правильным выбором соответствующих кинематических параметров можно увеличить производительность автомата, не нарушая условий выполнения заданного технологического процесса в части требований, предъявляемых им к кинематике и динамике рабочих органов. Эта работа С. И. Артоболевского имела важное значение — она открыла новое научное направление в теории машин автоматического действия.

В Свердловске - ч. 1

В Свердловске была созвана сессия Академии наук СССР. На сессию выехала и небольшая группа ученых, работавших в Москве. И. И. Артоболевский ехал в одном купе с физиологом акад. А. Д. Сперанским и известным литературоведом акад. П. И. Лебедевым-Полянским. Позже Иван Иванович вспоминал об этой поездке:

«А. Д. Сперанский был человек могучего таланта, одареннейший медик и физиолог. Любопытно, что мы с ним много беседовали по теории механизмов и по физиологии человека, не будучи специалистами в чуждых нам областях. Сближение интересов состояло в том, что каждый из нас искал в своей науке строгую „систему". Я находил ее в теории механизмов, развивая структуру механизмов, а Алексей Дмитриевич —в физиологии, в самом широком смысле слова. Я с громадным интересом слушал в его изложении создаваемую им систему медицины и ее влияние на организм человека, а также на науку, на физиологию и биологию.

Ехали мы пять или шесть суток. Времени для дискуссий было более чем достаточно. Достойным и остроумнейшим партнером в наших разговорах был милейший П. И. Лебедев-Полянский. Эрудит, остроумнейший рассказчик и собеседник, Павел Иванович обладал и большим человеческим обаянием. За шесть дней поездки я стал даже „образованнее" в литературоведении».

Свердловск встретил москвичей очень гостеприимно. После затемненной Москвы с забитыми витринами магазинов, с окопами на окраинах и с баррикадами в центре странно было видеть ярко освещенный город.

Общее собрание открылось 7 мая 1942 г. Было отмечено, что Академия наук считает одной из своих главных обязанностей в годы Отечественной войны помощь освоению природных богатств восточных районов страны. В целях дальнейшего развертывания работы по мобилизации ресурсов этих районов на нуяеды обороны Академия наук выделила из своего состава комиссию, подчинив ее общему собранию. Председателем комиссии был избран президент АН СССР В. Л. Комаров, его заместителями — академики И. П. Бардин, Э. В. Брицке, А. А. Байков и С. Г. Струмилин.

По предложению В. Л. Комарова И. И. Артоболевский доложил ему о положении в московских учреждениях Отделения технических наук и о работах, проводимых лабораториями. В. Л. Комаров и О. Ю. Шмидт упрекнули Артоболевского, что он в трудное время не обратился к ним за помощью. При этом было сказано, что Отделение должно готовиться к возвращению некоторых институтов и лабораторий в Москву.

В Свердловске - ч. 2

В Свердловске были проведены выборы членов Бюро отделений. По предложению И. П. Бардина И. И. Артоболевский был избран его первым заместителем как академика-секретаря. Заместителями академика-секретаря были избраны также акад. А. М. Терпигорев, находившийся в Казани, и чл.-кор. АН СССР В. И. Вейц, работавший в Свердловске.

Артоболевский возвратился в Москву, и по указанию Президиума АН СССР ему пришлось представлять Академию наук на самых различных уровнях, вплоть до заседания Совнаркома.

На одном из заседаний он встретился с С. И. Вавиловым, который в те годы руководил Государственным оптическим институтом, обосновавшимся в Йошкар-Оле. Он проводил большую работу по развитию отечественного приборостроения и предложил И. И. Артоболевскому также принять участие в этой работе.

С. И. Вавилов явился инициатором большого цикла работ Артоболевского по теории механизмов для воспроизведения плоских кривых. Как-то в разговоре с ним Вавилов сказал, что одним из самых сложных вопросов обработки оптических линз является проблема их шлифовки с высокой степенью точности. Так как имевшиеся в распоряжении производственников механизмы были в этом отношении мало эффективными, то С. И. Вавилов посоветовал Артоболевскому заняться этим вопросом.

Предложение показалось интересным, и Иван Иванович, не откладывая дела в долгий ящик, начал подготовительную работу. Он посетил заводы, лаборатории и конструкторские бюро, которые работали над этой проблемой, подробно ознакомился со всеми механизмами, устройствами и приспособлениями, применявшимися при шлифовке стекла. Попутно он ознакомился и с другими механизмами, которые применялись в точном приборостроении: пантографами, счетно-решающими механизмами, координатными механизмами, механизмами для воспроизведения различных математических зависимостей. Результатом этого изучения были не только работы И. И. Артоболевского, которые он начал публиковать с 1946 г.,—весь собранный материал явился существенным вкладом в том «Механизмов», черновую работу над которым он уже начал.

В Свердловске - ч. 3

В конце 1942 г. в Москву была возвращена лаборатория динамики машин Института машиноведения, которую опять по предложению директора института акад. Е. А. Чудакова возглавил И. И. Артоболевский. Вскоре начали возвращаться и другие лаборатории институтов Отделения технических наук. И. П. Бардин бывал в Москве лишь наездами, поэтому всю основную работу по устройству лабораторий выполнял И. Ы. Артоболевский.

Примерно в то же время возвратился в Москву акад. В. П. Никитин, и некоторые научно-организационные мероприятия они начали осуществлять вместе.

Приезд Никитина, создателя аппаратов для дуговой электросварки и специалиста в области электросварочного машиностроения, повлек за собой становление одного нового направления в теории механизмов и машин. И. И. Артоболевский еще в довоенные годы высказывал мысль о том, что в теории механизмов и машин нужно рассматривать не только жесткие звенья в качестве составных элементов механизмов, но также гидравлические и пневматические устройства. Эта мысль не была новой. Ее высказывали машиноведы еще в XIX в. В «Теоретическую кинематику» (1900) Ф. Рело включил гидравлические и пневматические пары в свою систему, но, в сущности, никто этого всерьез не принимал, и на протяжении первых четырех десятилетий XX в. механика машин оставалась учением о механизмах, построенных исключительно из жестких звеньев.

Оказалось, что практика и на этот раз опередила теорию и электросварочные аппараты с пневматическим приводом для точечной сварки оказались прекрасным объектом исследования. Вместе с И. П. Раевским и Е. В. Герц И. И. Артоболевский открыл тем самым новую страницу в развитии науки о машинах, которая оказалась очень существенной для создания механики машин автоматического действия.

Соответствующий материал позже был систематизирован в одном из томов «Механизмов». Уже во второй половине 1943 г. Артоболевский от общих рассуждений о плане будущего справочника перешел к практической работе над ним. Основанием послужила картотека механизмов, которую он начал собирать еще в довоенные годы. Теперь эта картотека становится основанием для будущей многотомной работы. Одновременно выполняется и другая работа, которая по своей тематике подходит и к «Справочнику», и к проблемам синтеза механизмов. Речь идет о построении механизмов для образования плоских кривых, воспроизводящих различные математические функции. Изучавшиеся механизмы в тс годы выполнились исключительно с жесткими звеньями. Было ясно, что любую алгебраическую функцию можно воспроизвести совокупностью рычажных механизмов. Однако изучение систем управления устройствами показало, что рычажными механизмами можно воспроизвести и некоторые другие классы функций, в том числе функций от многих переменных. Можно было производить не только арифметические и алгебраические действия, но и дифференцирование Е интегрирование. Трудность заключалась лишь в том, что структура механизмов была чрезвычайно сложной, что увеличивало вероятность ошибок в вычислениях. При построении этих механизмов применялся метод наслоений групп по Ассуру — требуемые для воспроизведения функции механизмы расчленялись на простейшие узлы, выполнявшие элементарные операции. В своих первых попытках Артоболевский пошел иным путем: он попробовал строить механизмы более простой структуры, которые сразу могли бы воспроизводить требуемую функцию. Механизмы, которые получались таким образом, хотя и были проще по своей структуре, но все же были достаточно сложными, а самое главное, не были быстродействующими.

В Свердловске - ч. 4

Примерно в 1943 г. у Ивана Ивановича возникла мысль о возможности моделировать механические системы с жесткими звеньями с помощью электротехнических средств. Вместе с Н. П. Раевским он построил несколько макетов, состоявших только из электрических устройств, но которые могли моделировать пространственные механизмы. Следующим этапом развития идеи была мысль: нельзя ли подобные системы использовать для управления машинами-автоматами?

Подобные идеи в то время разрабатывали уже многие ученые в Советском Союзе, в США, Англии и Германии. Наука, которую Норберт Винер назвал кибернетикой, использовав знаменитое словообразование Ампера, начала развиваться в нескольких направлениях еще в начале XX в. Я. И. Грдина разработал свою «Динамику живых организмов», а кинематики начиная с Рело искали соответствия между движениями звеньев механизма и органов человека. Поиски быстродействующей вычислительной машины на основе сочетания идей Бэббеджа и Буля, основные идеи теории информации в творчестве К. Геделя и Тьюринга и необходимость создания дискретных преобразователей информации, в первую очередь в целях усовершенствования телефонной связи, а также изучение физиологами поступления и выдачи информации живым организмом — все эти поисковые работы, проводившиеся в разных направлениях, были завершены выходом в свет в 1948 г. «Кибернетики» Винера. Но кроме этих, «непосредственных» составляющих нового научного направления, было много других, проводившихся многими учеными во многих странах. Недаром границы кибернетики уже с момента зарождения кибернетики как науки оказались чрезвычайно расплывчатыми и тенденции разделения возникли в ней еще до сформирования ее в науку.

По одному из таких путей пошел и И. И. Артоболевский. Правда, и задачи, которые он сформулировал, не имели особой общности — он стремился найти лишь новое решение для старой задачи, найти наилучший при данных условиях механизм, способный выполнить определенное, наперед заданное движение.

В 1944 г. вышла из печати коллективная монография Артоболевского, Добровольского и Блоха. В книге Ивану Ивановичу принадлежали предисловие, введение и первая часть, посвященная синтезу плоских механизмов с высшими парами (гл. I—V). Вторую часть — синтез плоских механизмов с низшими парами (гл. VI—IX) — написал Добровольский и третью часть, посвященную применению теории функций комплексного переменного к плоской задаче теории механизмов (гл. X—XIII), написал Блох.

В Свердловске - ч. 6

Если просмотреть хотя бы список работ, выполненных И. И. Артоболевским за военные годы, то сразу же бросается в глаза их большое количество. И среди них — большие, фундаментальные труды. Следует учесть при этом, что годы были трудные, что было очень много другой работы и что именно в военные годы он завершал организацию школы по теории механизмов.

За выдающиеся заслуги в развитии науки и техники и в связи с 220-летием Академии наук СССР, а также за участие в подготовке инженерных кадров И. И. Артоболевский был награжден двумя орденами Трудового Красного Знамени и ему было присвоено почетное звание Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР.

Через месяц с небольшим после Дня Победы над фашистской Германией был торжественно отпразднован юбилей Академии наук Союза ССР. Юбилейная сессия прошла особенно торжественно. Она открылась 16 июня 1945 г. в Большом театре, с 25 по 28 июня она проходила в Ленинграде, и 29 июня ее участники возвратились в Москву. В работе сессии приняли участие свыше 1200 человек из Советского Союза и 123 человека из 19 различных стран. Как отметили некоторые ее участники, сессия стала по существу первым послевоенным международным конгрессом ученых.

В дни поездки в Ленинград Иван Иванович особенно сблизился с С. И. Вавиловым.

Возвратившись в Москву, Иван Иванович приступил к реорганизации своего отдела в Институте машиноведения. Надо было также организовать публикацию трудов семинара по теории механизмов и машин.

В Свердловске - ч. 5

В этот же период было написано несколько работ по кинематике механизмов, динамике машин и некоторым вопросам истории отечественной науки.

Кроме научной работы, Иван Иванович в 1943 и 1944 гг. проводил также интенсивную научно-организационную и общественную работу. Московское общество машиностроителей, основанное в самое трудное время, переросло рамки Москвы и фактически стало Всесоюзным — в его работах начали принимать участие ученые и инженеры из разных городов Советского Союза. Члены общества работали главным образом как консультанты, но были также организованы небольшие конструкторские бюро и проектно-конструкторские группы; в основном вся эта работа проводилась на общественных началах.