CC BY
8ИСТОРИЧЕСКИЕ НАУКИ
Бей Роман Васильович
кандидат техтчних наук, старший науковий ствробтник, директор ДНУ «Украгнський науково-досл1дний Iнститут спирту I бютехнологИ
продовольчих продукт1в, Украгна, 03190, м. Кигв, пров. Бабушкта, 3
МЕХАН1КА ЯК ТЕОРЕТИЧНИЙ БАЗИС СТАНОВЛЕННЯ I РОЗВИТКУ МЕХАШЗАЦП ТВАРИННИЦТВА
Анотащя
Обгрунтовано, що теоретичним i методолопчним фундаментом становлення i розвитку науково! думки з мехашзацп тваринництва були науковi пращ вчених у галузi механiки. Узагальнено пошуки зарубiжних i вiтчизняних дослщниюв з розроблення основ теоретично! i прикладно! механiки, якi знайшли широке використання при проектуваннi та конструюванш сшьськогосподарсько! технiки, визначили напрям розвитку сшьськогосподарського машинобудування.
Ключов1 слова: мехашзащя тваринництва, теорiя механiзмiв i машин, прикладна мехашка, сiльськогосподарське машинобудування.
МЕХАНИКА КАК ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ БАЗИС СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ МЕХАНИЗАЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА
Бей Роман Васильевич
кандидат технических наук, старший научный сотрудник, директор ГНУ «Украинский научно-исследовательский институт спирта и
биотехнологии продовольственных продуктов, Украина, 03190, г. Киев, проул. Бабушкина, 3
Аннотация
Обосновано, что теоретическим и методологическим фундаментом становления и развития научной мысли по механизации животноводства были научные работы ученых в отрасли механики. Обобщены поиски зарубежных и отечественных исследователей по разработке основ теоретической и прикладной механики, которые нашли широкое использование при проектировании и конструировании сельскохозяйственной техники, определили направление развития сельскохозяйственного машиностроения.
Ключевые слова: механизация животноводства, теория механизмов и машин, прикладная механика, сельскохозяйственное машиностроение.
Теоретичною основою становлення i розвитку науки про мехашзащю тваринництва е мехашка. З огляду на це цшсний аналiз юторп мехашзацп повинен грунтуватися на висв^ленш важливо! рол^ яку ввдграли науковi розробки зарубiжних i втизняних учених-механтв при конструюванш та випробуванш технiки для тваринництва. Вивчення юторичних тенденцiй розвитку теоретично! i прикладно! механiки необхiдне для правильного планування та прогнозування науково-техшчно! дiяльностi з механiзацГi, для вдосконалення оргашзацшних форм галузевих наукових дослщжень, системи освiти та штеграцп науки i технiки з виробництвом.
У загальному розумшш механiка е наукою про мехашчний рух та рiвновагу тiл i !х взаемодiю. Розрiзняють загальну механiку, механiку суцiльних середовищ i прикладну механiку. В кожному з цих роздшв видiляють статику, кшематику й динамiку. До загально! механiки вiдносять аналiтичну механiку, теор^ гiроскопiв, теорiю стiйкостi руху, а також теор^ коливань, бiомеханiку, теоретичну мехашку
тощо. До прикладно! механiки вiдносять мехашку rрунтiв, будiвельну механiку, сiльськогосподарську мехашку та ш.
Закони теоретично! мехашки сформульованi завдяки плiднiй працi кшькох поколiнь учених. Першi викладення загальних понять мехашки мютяться у творах старогрецького фiлософа Аристотеля, який розв'язував 11 практичнi задачi за допомогою важеля. Вперше наукове обгрунтування мехашки з'являсться в роботi сiракузького геометра i механiка Архiмеда, який здшснив спробу аксiоматизацГi механiки, дав низку наукових узагальнень, що вiдносяться до вчення про рiвновагу, центр ваги i гiдростатику [3].
Швидкий розвиток мехашки починаеться з епохи Вщродження. Дослiдники ще! епохи розвинули методи статики i заклали основи динамГки. Так, Леонардо да Вiнчi вивчав рух тша i явище тертя, запровадив поняття моменту сили вщносно точки. Особливу роль у становленш механiки вiдiграв Г. Галiлей, який увiв поняття про нерiвномiрний рух i прискорення точки, вперше сформулював закон шерцп, принцип вiдносностi класично! механiки i дослiдив дiю сил на тша, що рухаються. Не можливо не вiдзначити внесок Р. Декарта, який вперше ввiв поняття кГлькостГ руху матерГально! точки i дослiдив питання про складання довiльного числа рухiв точки. Закон пропорцшносп мiж силою, прикладеною до пружного тша, i його деформацiею, що е основним стввщношенням при сучасних розрахунках динамГки та мiцностi конструкцш i споруд, вiдкрив Р. Гук. П. Варшьон встановив в остаточному виглядi поняття моменту сили, умови рiвноваги системи збiжних i паралельних сил, довiв теорему про момент рГвнодшно! [1].
Один iз фундаторiв механiки Г. Лейбнiц розробив i застосував до задач механiки диференщальне i iнтегральне числення, ввiв поняття кшетично! енергГ! i наблизився впритул до утворення варiацiйного числення. Встановлення основних законiв динамiки завершив англшський математик i механiк I. Ньютон, який у своему знаменитому творi «Математичш основи натурально! фшософп» (1687) сформулював основш поняття класично! мехашки, 11 аксiоматику, а також низку фундаментальних теорем небесно! механiки i закон всесвiтнього тяжГння.
Подальший розвиток мехашки вщбувався у напрямi вивчення руху системи матерiальних точок. Ж. Л. Даламбер сформулював принцип, за допомогою якого формально задачi динамГки зводились до задач статики. Ж. Л. Лагранж у своему творi «АналГтична мехашка» (1788) сформулював найзагальшший принцип статики -принцип можливих перемiщень, знайшов загальну закономiрнiсть мехашки - загальне рiвняння динамiки i вивiв в узагальненому виглядi диференщальш рiвняння руху мехашчно! системи [3].
У подальшому працями видатних математиюв i механiкiв П. С. Лапласа, К. Ф. Гауса, С. Пуассона, В. Гамшьтона, К. ЯкобГ, М. В. Остроградського завершилась математизащя системи матерiальних точок i абсолютно твердого тша, були вироблеш специфiчнi для аналГтично! механiки поняття (узагальненi координати, швидкосп та сили) i розроблеш математичнi методи розв'язання багатьох задач [4].
В Росшськш ГмперГ! першi науковi дослiдження з механiки проводяться шсля вiдкриття в 1725 р. Росшсько! академГ! наук (Петербург), де працювали вiдомi механiки Д. БернуллГ, Л. Ейлер та гн. Зокрема, Л. Ейлер завершив математизащю мехашки точки, був засновником мехашки твердого тша Г сформулював закони динамГки для суцшьного середовища. Велике значення для розвитку мехашки мала багатогранна творчють росГйського академГка М. В. Ломоносова. З друго! половини XVIII ст. в Академп наук та шших наукових Г навчальних центрах почали свою дГяльшсть талановитГ вГтчизняш механГки-технологи С. К. Котельников - автор першого пГдручника з мехашки, що вийшов в 1774 р. росшською мовою, М. Е. Головин, М. I. Панкевич, С. Е. Гур'ев та Гн. 1х дГяльшсть сприяла швидкому поширенню в крш'ш знань з мехашки, створенню оригшальних Г перекладних навчальних керГвництв [5]. 20
Подальший розвиток мехашки характеризуеться поглибленим вивченням ряду п роздГлГв Г появою нових. Так, роботи С. М. Ковалевсько! з теорп обертання важкого твердого тша навколо нерухомо! точки стали початковою точкою для прикладно! теори гГроскопГв. У розвиток мехашки неголономних систем значний внесок зробили Д. Пббс, С. А. Чаплигш та ш. ТеорГя стГйкостГ, рГвноваги та руху, тГсно пов'язана з проблемою точного приладобудування, створена працями Е. Рауса, М. С. Жуковського, О. М. Ляпунова, А. Пуанкаре.
Проблема боротьби з небезпечними вГбращями машин Г споруд призвела до розробки теорп малих коливань, де значш результати отримали Релей, А. Пуанкаре, О. М. Крилов. На початку ХХ ст. штенсивного розвитку набула теорГя нелшшних коливань, що описуе процеси не тшьки в мехашчних, а й радютехшчних, хГмГчних, бюлопчних та шших системах, основоположниками яко! були Ван-дер-Поль,
0. О. Андронов, М. М. Крилов, М. М. Боголюбов та ш.
Особливе значення для розвитку мехашзацп тваринництва мала прикладна мехашка. Це галузь присвячена вивченню руху Г напруженого стану машин, конструкцш, робототехшчних систем та шших реальних техшчних об'ектГв. На основних положеннях Г принципах прикладно! мехашки грунтуються загальнГ шженерш дисциплГни - будГвельна механГка, сшьськогосподарська механГка, машинобудГвна гГдравлГка, теорГя машин Г мехашзмГв тощо.
ТеорГя мехашзмГв Г машин як наука почала формуватись на початку XIX ст. Формулюються основш закони мехашки: закони збереження енергл та Гмпульсу, «золоте правило мехашки», закони тертя. Розвиваються поняття про передавальне вщношення, основи геометрично! теорп евольвентного зчеплення, пропонуються вирГшення низки задач з кшематики Г динамГки твердого тГла (Л. Карно, Ш. Кулон, Г. Амонтон, Дж. Кардано, Л. Ейлер).
Основоположником теорп машин Г мехашзмГв е вщомий математик Г мехашк П. Л. Чебишев, який у другш половиш XIX ст. опублГкував низку праць з аналГзу Г синтезу мехашзмГв. У цей перюд розвиваються роздши теорп механГзмГв Г машин, присвячеш кГнематичнГй геометрп механГзмГв (СаварГ, Шаль, ОлГв'е), кГнетостатицГ (Г. Корюлю), розрахункам маховикГв (Ж. В. Понселе), класифшацп механГзмГв за функцГею перетворення руху (Г. Монж) та ш. ПублГкуються першГ монографГ! з мехашки машин (Р. Вшлю), пГдручники (О. Бетанкур, Д. С. Чижов, Ю. Вейсбах), читаються першГ курси лекцш з теорп механГзмГв Г машин. У другш половиш XIX ст. виходять друком роботи шмецького вченого Ф. Рело, який вводить важливГ в теорп механГзмГв поняття кшематично! пари, кшематичного ланцюга Г кшематично! схеми [1].
Значний внесок у загальну теорГю механГзмГв Г машин зробили:
1. О. Вишнеградський та М. С. Жуковський. Зокрема, М. С. Жуковський вщграв визначальну роль у становленш динамГки машин, теорп !х регулювання, розробив основи таких нових напрямГв, як теорГя пдравлГчного удару в трубах, пГдземна гГдравлГка, теоретична Г експериментальна аеродинамГка та ш. I. I. Артоболевський заснував сучасну школу теорп механГзмГв Г машин, написав пращ Гз !х структури, кГнематики Г динамГки, теорп машин-автоматГв, а також пГдготував низку навчальних поабниюв [4].
Значний внесок у розвиток теори машин Г механГзмГв в ХХ ст. зробили украшсью вчеш: О. М.Динник, Д. О. Граве, Г. М. Савш, А. Д. Коваленко, М. О. Кшьчевський, С. М. Кожевников, О. С. Кореняко, К. I. Заблонський, Б. I. Костецький, Ф. К. Данченко, В. О. Новгородцев та ш. Зокрема, науковГ пращ О. М. Динника присвячеш теори пружносп, опору матерГалГв, теорп стшкосп, прикладнш математищ. Учений створив наукову школу в галузГ теорП пружностГ Г був И керГвником протягом 25 рокГв. ДослГдження М. О. Кшьчевського знаходилися в площинГ теорГ! оболонок,
статистичних i динамiчних контактних задач теорп пружностi, анал^ично'1 механiки тощо [3].
Розроблення питань конструювання i випробування сшьськогосподарсько'1 технiки вiдбувалося у ствдружносп вiдомих учених у галузi мехашки та практиюв-новаторiв. Так, гешальний математик П. Л. Чебишев удосконалив барабаномолотарки. Батько росшсько'1 авiацii М. Е. Жуковський розробив теор^ плоского розаву, важливу для розрахунку сшьськогосподарських машин, опрацював методи розрахунку багатоланкових механiзмiв i вперше в свт - методи розрахунку вiтряних двигушв. В. П. Горячкiн вперше в свт системно висв^лив теорiю конструкцп та технологiчний процес роботи сшьськогосподарських машин i знарядь, виклав основи розрахунку i проектування грунтообробних, поавних, жниварських машин, комбайнiв, молотарок, машин для очищення зерна, приготування кормiв тощо.
У 1898 р. вийшла в свiт перша друкована праця В. П. Горячкша «Отвал», написана на основi дослiдження роботи плугових корпуав. Учений розробив новий курс лекцш «Учение о сельскохозяйственных машинах и орудиях», виданий в 1897 i 1898 роках, який читав на агрономiчному i iнженерному вщдшеннях Московського сiльськогосподарського iнституту. У 1900 р. вийшли в свiт його науковi працi -«Бороны», «Веялки», «Сортировки», «Жатвенные машины». У 1904 р. опублшований «Общий курс земледельческих машин и орудий», а в 1927 р. - фундаментальна наукова праця «Теория плуга» [2].
У роботах В. П. Горячкша вперше сшьськогосподарсью машини та знаряддя стали предметом глибокого i рiзнобiчного вивчення, розкрита мехашчна сутшсть багатьох процеав i машин, створена наукова теорiя для 1'х проектування i ращонально'1 побудови. Отримали розвиток i таю фундаментальш теоретичнi питання, як теорп мас i швидкостей, удару i руйнування матерiалiв, клина, рiзання та ш. Учений створив прилади, що знайшли широке застосування в сшьському господарствi i машинобудуваннi: щiльномiр грунту, профшографи, динамограф та iн.
Таким чином, становлення мехашки в XVIII - Х1Х ст. стало предтечею розроблення наукових основ мехашзацп тваринництва. Розробки зарубiжних i вiтчизняних учених з теорп пружносп, опору матерiалiв, теорп стiйкостi, теорп механiзмiв i машин, 1'х кiнематики i динамши та iншi визначили напрям проектування, конструювання та випробування грунтообробних, поавних, жниварських машин, комбайшв, молотарок, машин для очищення зерна, приготування кормiв та шшо'1 технiки для практичних потреб тваринництва.
Список лггератури
1. Голубев Ю. Ф. Основы теоретической механики. - М., 2000. - 720 с.
2. Горячкин В. П. Теория плуга: основания для систематического расчета плугов. - М., 1927. - 198 с.
3. Горошко О. О. Мехашка // Украшська радянська енциклопедiя. - Т. 6. Кулиюв - мшро^мат. - 2-ге вид. - К., 1981. - С. 485-486.
4. Журавлёв В. Ф. Основы теоретической механики. - М., 2001. - 319 с.
5. Федорченко А. М. Теоретична мехашка. - К., 1975. - 516 с.
Reference
1. Golubev Ju. F. Osnovy teoreticheskoj mehaniki. - M., 2000. - 720 s.
2. Gorjachkin V. P. Teorija pluga: osnovanija dlja sistematicheskogo rascheta plugov. - M., 1927. - 198 s.
3. Horoshko O. O. Mekhanika // Ukrayins'ka radyans'ka entsyklopediya. - T. 6. Kulykiv - mikroklimat. - 2-he vyd. - K., 1981. - S. 485-486.
4. Zhuravljov V. F. Osnovy teoreticheskoj mehaniki. - M., 2001. - 319 s.
5. Fedorchenko A. M. Teoretychna mekhanika. - K., 1975. - 516 s.
