Пространственные и сетчатые конструкции, Вернадский, Шухов, Ладовский, Крутиков, Мельников, Савельев, Мухин, Шевнин, Shevnin, геномная архитектура

понедельник, 7 января 2008 г.

В. Г. Шухов и развитие инженерного образования в России.

В.Д. Черкасов, член-корр. РААСН, д.т.н., профессор;

В.А. Карташов, к.т.н. доцент; В.И. Федосейкин, к.т.н. доцент

Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева, г. Саранск

В.Г. Шухов заслужил славу как ученый и инженер во многих отраслях науки и техники. Можно не сомневаться, в том, что не меньшие успехи сопутствовали бы ему в педагогической деятельности, если бы он принял в ней участие. Предпосылки для этого были заложены уже в период учебы в Московском высшем техническом училище, где царила творческая атмосфера. Преподавание вели первоклассные ученые, в том числе Н.Е. Жуковский. Для формирования инженерного мышления учащихся большое внимание имело сочетание глубокой теоретической подготовки с практической направленностью обучения. На особенные дарования студента Шухова в области математики и механики обратил внимание Н.Е Жуковский. Вместе с тем уже тогда у Шухова развивается интерес к конструированию и изобретательству. Здесь в училище он создает свою первую конструкцию- форсунку для распыления паром жидкого топлива. Студент Шухов изготовил ее в мастерских училища собственными руками. [7].

Разработанное в МВТУ программы и формы обучения получили международное признание.

Они были продемонстрированы на Всемирной выставке в Вене (1872г) и на Всемирной выставке в Филадельфии (1875г). Они получили название «Русская система» и стали применяться сначала в Бостонском политехническом институте, а затем и в других учебных заведениях США.

По окончании в 1876г. с отличием училища, В.Г. Шухов был на один год командирован на упомянутую Филадельфийскую выставку для изучения зарубежного технического опыта.

По возвращении в Россию В.Г. Шухову пришлось принимать решение, существенно повлиявшее на характер его дальнейшей деятельности. Дело в том, что от академика П.Л. Чебышева, профессоров Н.Е. Жуковского, Ф.Е. Орлова он получил заманчивое предложение остаться работать на кафедре, посвятив себя научной и преподавательской работе в области теоретической механики. Однако В.Г. Шухов от этого предложения отказался, будучи увлечен идеями практической инженерной деятельности. Тем не менее, он продолжал оставаться для ведущих деятелей высшей школы желательным участником педагогического процесса. Профессор П.К. Худяков, чьи учебники по сопротивлению материалов в то время были наилучшими, попросил В.Г. Шухова подготовить задачи, которые сопровождали бы изложение теории. В результате появился составленный В. Г. Шуховым сборник задач, вошедший в учебник В. К. Худякова [24]. В предисловии ко второму изданию этого курса (1913) П.К. Худяков писал, что в первом издании «…в первые в России было помещено довольно значительное количество задач, с помощью которых своеобразно освещалась область приложения теории к практике и раздвигались рамки этих приложений.

Это нововведение было тогда принято мною и осуществлено по мысли и под влиянием моего товарища и дорогого сотрудника инженера- техника Владимира Григорьевича Шухова, который со своей стороны принимал тогда живое участие в обсуждении и разработке этой стороны дела и указал целый ряд весьма интересных практических тем , требующих надлежащего теоретического освещения и разъяснения их студентам в стенах школы» [10,с.348].

В учебниках П.К. Худякова рассматривается вопрос о так называемом «сростке Шухова» (заклепочном соединении, расчет которого принадлежит В.Г. Шухову).

Научно-педагогические работники относились к публикациям В.Г. Шухова с большим вниманием.

В авторском вступлении к капитальному труду «Стропила» В.Г. Шухов пишет, что редактирование этой работы « …любезно принял на себя вице-председатель Политехнического общества проф. П.К.Худяков» [20,с.65]. Мы видим, что профессор-педагог активно участвует в издании, предназначенном для развития инженерного творчества.

Другие данные о непосредственном участии В.Г Шухова в преподавательской деятельности в высших учебных заведениях и подготовке учебной литературы отсутствуют. Но опосредованное влияние на развитие инженерного образования убедительно демонстрируется всем его научно-техническим творчеством.

Передовая научно-педагогическая общественность продолжала рассматривать В.Г. Шухова как своего коллегу и высоко ценила его возможности в сфере преподавания. В 1903г. Политехническое общество избрало его своим почетным членом. При этом от имени Совета общества было сказано: «В годы своей юности Владимир Григорьевич увлекался теоретической механикой и хотел свои выдающиеся способности посвятить изучению небесной механики. Жизнь сложилась так, что ему пришлось работать над механикой земной, но и в эту область, рядом с опытными наблюдениями и решением вопросов практики, он всегда вносил глубину мысли и тщательность математической обработки» [7, с. 17].

Большую роль в становлении преподавания строительной механики сыграло применение к самым различным объектам расчета дифференциального уравнения четвертого порядка EJd4y/dx4=-αy [9], [23], [26].

Итак, В.Г. Шухов не захотел быть штатным сотрудником в системе высших учебных заведений. Но, вместе с тем, он явился основателем инженерной школы, ученики которой с гордостью причисляют себя к школе В.Г. Шухова. Что следует понимать под этой школой? Прежде всего сюда относятся воплощенные в реальность блестящие проектные разработки В.Г. Шухова, которые учат примером, показом, пробуждают живую творческую мысль. Но при этом нельзя пройти мимо того, что под непосредственным руководством В. Г. Шухова долгие годы трудились коллективы, которые по праву можно назвать школами инженерного мастерства.

С 1878г. и до конца своей жизни Шухов руководил в качестве главного инженера одной и той же организацией, которая только меняла свое название. В предисловии к книге [10] Н.С. Стрелецкий отмечает, что трудами наших выдающихся теоретиков и практиков Н.А. Белелюбского, Ф.С. Ясинского, Н.Н. Митинского, Л.Д. Проскурякова и других были заложены основы научного подхода к проектированию сооружений. Но, продолжает Стрелецкий, все они работали в одиночку на базе частных, создаваемых от случая к случаю коллективов.

В отличие от них В.Г. Шухов особое внимание обращал на создание и укрепление стабильного коллектива, который в дальнейшем передал свои традиции другим проектным и проектно-производственным организациям. Заканчивая, Н.С. Стрелецкий пишет: «Таким образом, все мы являемся продолжателями его (В.Г. Шухова- В.К.) направления» [10,с. 3].

Примечательно, что такой выдающийся деятель в области инженерной науки, признанный основоположник и глава отечественной школы исследования и проектирования металлических конструкций, как Н.С. Стрелецкий, сам причисляет себя к продолжателям шуховского направления.

Заслуживают особого внимания слова о преемственности традиций, которые коллектив, руководимый В.Г Шуховым, передал другим, возникшим позднее проектным и научно-исследовательским организациям. Например, линия прямого наследования ведет от конторы-школы Шухова к институту «ЦНИИ проектстальконструкция», во многом определявшему направление работ в области металлических конструкций. Возглавлявший его академик Н.П. Мельников пишет, что институт вырос из технического бюро, которое организовал и возглавил В.Г. Шухов, а в основе достижений института видит использование арсенала идей В.Г. Шухова [4]. В частности Н.П. Мельников отмечает перспективность идеи регулирования усилий путем предварительного напряжения конструкций, что впервые было продемонстрировано в работах В.Г. Шухова.

Преемником шуховского коллектива является Центральный институт Строительных конструкций (ЦНИИСК), в котором проведено много исследований, начатых в свое время В.Г. Шуховым, например изучение работы металлических конструкций в зонах узлов, стыков и сопряжений.

Большое количество разработок, опирающихся на то, что сделано В.Г. Шуховым, выполнено на кафедрах ведущих вузов страны.

Нельзя себе представить вузовский учебник строительных конструкций, в первую очередь металлических, в котором не отмечались бы и не анализировались работы В.Г. Шухова [15].

Заметное влияние В.Г. Шухов оказал на отечественную школу мостостроения. [8].

В целом остается присоединиться к словам Г.М. Ковельмана о том, что созданное Шуховым проектное бюро стало рассадником высокой технической культуры и со временем «…явилось прекрасной школой инженерного труда» [10, с. 23].

Основополагающими принципами проектирования конструкций являются надежность (высокая несущая способность и долговечность), экономичность, технологичность заводского изготовления и возведения на месте. Эти принципы унаследованы отечественной инженерной школой от В.Г. Шухова и проявляются в самых разнообразных отраслях техники.

Одним из первых достижений В.Г. Шухова был переход от применявшихся в Америке прямоугольных в плане тяжелых и неэкономичных резервуаров для хранения нефтепродуктов к резервуарам цилиндрическим. Доказав их громадные преимущества, Шухов разработал вопросы проектирования и строительства предлагаемых им емкостей (конструктивное решение днищ, стенок и крыши, их расчет, знаменитый экономический анализ, дающий оптимальные параметры резервуаров, способы сборки и опускания на основание). Ни одна из относящихся сюда проблем не осталась без дальнейшей разработки в трудах наших ученых и инженеров. Это касается перехода на сварные соединения, отыскания новых разновидностей крыш, использования предварительного напряжения стенок. Существенным шагом на пути индустриализации резервуаростроения стало применение рулонированных резервуаров. Оно заострило проблему учета влияния геометрических несовершенств стенок в зонах замыкающих монтажных вертикальных швов. [11], [12].

Характерный для В.Г. Шухова комплексный подход к решению инженерно-технических задач наглядно проявился в его работе «Стропила» [20]. Там поиски рациональных конструктивных решений принципиально увязаны с проблемой экономичности ферм. Указывается на роль предварительного напряжения гибких элементов. Все это богатство идей не прошло мимо внимания последующих исследователей и получило значительное развитие. Основательные исследования Н.С. Стрелецкого и его учеников в области экономики металлических конструкций своей отправной точкой имеют идеи В.Г. Шухова.

Предлагавшиеся и внедрявшиеся В.Г. Шуховым конструкции в ряде случаев были весьма сложными с расчетной точки зрения. К тому времени строительная механика еще не располагала методами, необходимыми для таких расчетов, а вычислительная техника стояла на недостаточно высоком уровне. И.М. Рабинович отмечает, что даваемый в «Стропилах» В.Г. Шухова расчет арочных ферм с современной точки зрения не безупречен. В нем не уделено внимание их специфической статической неопределимости с переменным, зависящим от внешней нагрузки числом лишних связей [6, с. 25]. Стремление внести ясность в работу такого рода конструкций породило ряд исследований, относящихся к системам с односторонними связями.

В процессе проектирования гиперболических сетчатых башен В.Г. Шухов пользовался упрощенными расчетами, рассматривая башню как особый вид консольного бруса, работа которого описывается элементарной теорией изгиба. В дальнейшем было установлено, что при таком подходе не учитывается ряд существенных особенностей работы столь сложных пространственных стержневых систем. Это дало повод к развертыванию теоретических и экспериментальных исследований действительной работы башен системы Шухова [5, с. 62-66]. Естественным образом в порядке обобщения эти исследования вышли за рамки применения к конкретному типу сооружений и послужили развитию теорий расчета сплошных оболочек, тонкостенных стержней, сложных пространственных стержневых систем. В настоящее время успеху этих исследований существенно содействует наличие мощной электронной вычислительной техники (о такого рода подспорье Шухов мог только мечтать).

Мы видим как творческая инженерная мысль В.Г. Шухова приводила к созданию образцовых, вызывающих восхищение сооружений опираясь иногда на не вполне совершенные расчеты и даже полуинтуитивные соображения. Характерно, что эти сооружения надежно служат без использования в них ради запаса прочности излишнего материала. В этом- гениальность Шухова- инженера. Новые творения не начинаются с расчета. Расчет- необходимое мощное средство, особенно при современном развитии сложной техники. Но ему должно предшествовать возникновение идеи рассчитываемого объекта.

В наши дни охотно подчеркивается, что высокий уровень современной техники существенным образом обязан работам В.Г. Шухова, отмечается его неоценимая роль в создании отечественной инженерной школы [14], [16], [17].

В 2001г. возле здания Белгородской государственной академии строительных материалов, т.е. на родине В.Г. Шухова (он родился в г. Грайворон Белгородской области) открыт его памятник. Тот факт, что этот памятник находится возле высшего технического учебного заведения символичен. Этим подчеркивается роль Владимира Григорьевича в развитии инженерного образования, преемственность поколений ученых и инженеров.

________________________________________________________________________________

1. Вавицкий И.Д., Петропавловская И.А. Инженерная и научная деятельность В.Г. Шухова // Шухов- выдающийся инженер и ученый. М.: Наука, 1984-96с.
2. Ишлинский А.Ю., Петропавловская И.А. Вклад В.Г. Шухова в строительную механику.// М.: Наука, 1984 с. 26-34
3. Крылов А.П. Деятельность В.Г. Шухова в нефтяной промышленности // Там же, с. 82-87
4. Мельников Н.П. В.Г. Шухов- основоположник отечественной конструкторской школы // Там же, с. 12-19.
5. Петропавловская И.А. Развитие гиперболоидной конструктивной формы по системе В.Г. Шухова // Там же, с. 55-69.
6. Рабинович И.М. О деятельности В.Г. Шухова в области строительной науки и техники // Там же с. 20-26.
7. Владимир Григорьевич Шухов (краткий биографический очерк) // В.Г. Шухов Избранные труды. Строительная механика. М.: Наука, 1977.-192с.
8. Евграфов Г.К. Передовая роль русской школы мостостроения. // Железнодорожный транспорт, 1949, №4.
9. Жуковский Н.Е. О приложении в строительной механике уравнений d4y/dx4=-4αy // Мат. Сб., 1915, т.29, №3.
10. Ковельман Г.М. Творчество почетного академика инженера Владимира Григорьевича Шухова. М.: Гос. изд-во литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1961. 364с.
11. Колосков А.Д., Соболев Ю.В. Экспериментальное исследование работы под нагрузкой монтажных стыков рулонированных резервуаров //Металлические конструкции. Сб. трудов. М.: МИСИ, 1985.,212с. с. 159-166.
12. Почтовик П.Г. Экспериментальное натурное исследование напряженно-деформированного состояния стенки резервуара, имеющего отклонение от правильной геометрической формы // Там же, с. 195-200.
13. Лазарев П., Крылов А. Записка об ученых трудах В.Г. Шухова. // Известия Академии наук СССР, VII cерия, отделение физико-математических наук, 1928, № 8-10, С 669-675 .
14. Лужков Ю.М. Владимир Григорьевич Шухов и его последователи // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1988, №7-8.
15. Металлические конструкции. Общий курс./ Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др. Под общ. ред. Е.И. Беленя. М.: Стройиздат, 1985.-560с.
16. Морозов Е.П. Гиперболоиды инженера Шухова: металлостроительство в XX веке // Монтажные и специальные работы в строительстве 2001, №2, с.2-12.
17. Смирнов Г. Мастер оптимальных решений // Изобретатель и рационализатор, 1967. №11, с 34-39.
18. Худяков П.К. Новые типы металлических и деревянных покрытий для зданий по системе инженера В.Г. Шухова // Технический сборник и вестник промышленности, 1896. №5, с. 169-172.
19. Шухов В.Г. Определение основных размеров вертикальных цилиндрических резервуаров с плоскими днищами. // В.Г. Шухов. Избранные труды. Строительная механика. М.: Наука, 1977. с. 47-52.
20. Шухов В.Г. Стропила // Там же с.65-139.
21. Шухов В.Г. Графический метод инженер-механика Шухова В.Г. для определения усилий, действующих в частях прямолинейных стропильных ферм // Там же , с. 140-150.
22. Шухов В.Г. Расчет трехшарнирных ферм // Там же, с. 151-158.
23. Шухов В.Г. Уравнение EJd4y/dx4=-αy в задачах строительной механики // Там же, с.53-64.
24. Шухов В.Г. Сборник задач на приложение теории растяжения и сжатия тел // П.К. Худяков. Сопротивление материалов. М.: 1989.
25. Шухов В.Г. По поводу уравнения EJd4y/dx4=-αy // Бюллетени Политехнического общества, 1903, №7.
26. Шухов В.Г. Избранные труды. Нефтепереработка. Теплотехника. М.: Наука, 1982.-104с.
27. Шейндлин А.Е. О деятельности В.Г. Шухова в области гидротехники //В.Г. Шухов. Избранные труды. Гидротехника. М.: Наука, 1981.-221с. с.6-10.

Комментариев нет:

Shukhov+Melnikov+Shevnin

Группы Google
Складной каркас сетчатой оболочки вращения. В.Г.Шухов, Н.П.Мельников
Перейти в эту группу

Архив блога