Історія / 3. Історія науки і техніки

К. і. н. Вовкотруб Ю. М.

Черкаський державний технологічний університет, Україна

Штрихи до розвитку вчення про машини у XVIII ст.: світовий контекст

На початку XVIII ст. в надрах мануфактури почало зароджуватися машинне виробництво. Машини в різних галузях виробництва, а особливо у будівництві та в гірничій промисловості, вживалися головним чином на трудомістких та важких роботах, і в значно меншій мірі при виконанні технологічних операцій. Тому, вони характеризувалися відносною простотою конструкції та кінематичної схеми, малими швидкостями рухомих органів та невеликими динамічними навантаженнями.

Початок промислового перевороту у середині XVIII ст. характеризувався швидким розвитком робочих машин, котрі повинні були замінити не тільки фізичну силу людини, а й її руку. Процес застосування робочих машин розпочався спочатку в текстильній промисловості, а потім і в інших галузях виробництва, на таких технологічних операціях, де вони раніше ніколи не використовувалися, причому вже перші моделі нових машин суттєво відрізнялися від попередніх XVII ст., більшими швидкостями своїх робочих органів. Ця характерна особливість машин XVIII ст. у порівнянні з машинами мануфактурного способу виробництва виявилася передумовою виникнення та розвитку нової науки про машини – теорії машин.

В середині XVIII ст. питаннями загальної теорії машин зацікавився відомий математик, механік і фізик Л. Ейлер (1707 – 1783). Його роботи в цій галузі поділяються на дві групи. До першої відносяться загальновідомі твори 1747 – 1767 рр., в яких вчений заклав основи аналітичної теорії плоского зачеплення, а також теорію гідравлічних машин, зокрема теорію турбін. Другу групу складають менш відомі мемуари вченого “Про машини взагалі” [1] та “Основи теорії машин” [2]. У цих працях Л. Ейлер вперше в історії науки про машини прийшов до висновків: 1) характерною особливістю машин є рух, наявність в них рухомих частин і тому вивчати машини потрібно не в стані рівноваги, тобто за допомогою статики “простих машин”, а під час руху з урахуванням дії сил. Такий висновок логічно пов’язувався з механічними ідеями Л. Ейлера, якому належить пріоритет у питанні виділення вчення про рух (кінематики) в окремий розділ механіки; 2) машини мають три складові елементи: сили, що приводять машину у рух, передавальний механізм та корисне навантаження (у XIX ст. це було визначено як двигун, передача та робочий орган – знаряддя); 3) обґрунтував поняття рівняння руху машини та коефіцієнта корисної дії, вказав на можливі способи дослідження та розрахунку машинних частин, явищ, що відбуваються в них [3, 46].

Програма дослідів в галузі прикладної механіки, яку накреслив Л. Ейлер, не залишилася в стороні від загального розвитку науки про машини, хоча і не вплинула безпосередньо на сучасників: майже до кінця XVIII ст. наукою про машини продовжувала вважатися все та ж теорія “простих машин”. Одним з перших зрозумів значення ідей Л. Ейлера французький математик Л. Карно (1753 – 1823). В праці “Нарис про машини взагалі” (1783) він частково виконав програму Л. Ейлера, хоча і вважав основою науки про машини теорію “простих машин” [4].

Необхідність розробки механіки машин стала особливо ясною в кінці XVIII ст., коли в результаті промислового перевороту не тільки збільшилась кількість машин у всіх галузях промисловості, а й виникла її нова галузь – виготовлення машин за допомогою машин – машинобудування. Французький геометр Г. Монж (1746 – 1818) встановив, що основною функцією машини є передача і перетворення рухів. На основі цього принципу він запропонував класифікувати рухи і виявити ті “елементарні машини” (механізми), за допомогою яких можна отримати встановлені перетворення рухів. Метод Монжа розвинули наприкінці XVIII – початку XIX ст. А. Бетанкур (1758 – 1824) і Х. Ланц (?) [3, 46 – 47].

У 1808 р. А. Бетанкур і Х. Ланц видали “Курс побудови машин” [5], який мав значний вплив на розвиток прикладної механіки. В ньому було запропоновано першу систематику “елементарних машин” (з сучасної точки зору – механізмів). Виходячи з принципу Г. Монжа, автори запропонували розкласти всі “елементарні машини” на 21 групу за типом руху, які виконують перетворення: наприклад, перетворення прямолінійного неперервного руху в обертальний неперервний; прямолінійного зворотно-поступального руху в обертальний неперервний та інші. Таким чином, при вивченні машин кінематичні ознаки набували першочергового значення. Крім того, сама постановка класифікаційної задачі виконувалася з точки зору побудови нових машин із знаних елементів, тобто з точки зору синтезу механізмів.

Отже, наприкінці XVIII ст. число різнорідних механізмів та машин зросло, їх виготовлення поступово переходило від ручного до машинного, а накопичення прикладних знань відбувалося еволюційними темпами, що в свою чергу створило певні передумови для перетворення науки про машини в самостійну – прикладна механіка.

Література:

1. Euler L. De machinis in genere // Novi Comm. Acad. Sci. Petrop. – 1753. – T. III.

2. Euler L. Principia theoriae machinarum // Novi Comm. Acad. Sci. Petrop. – 1763. – T. VIII.

3. Вовкотруб Ю. М. Нариси історії розвитку прикладної механіки в Україні в XIX ст.: монографія. – Черкаси: “Вертикаль”, 2007. – 200 с.

4. Carnot L. Theorie des machines en general. – Paris, 1783.

5. Bethencourt A., Lanz J.-V. Essai sur la compositiondes machnes. – Paris, 1808.