УЧАСТИЕ УЧЕНЫХ И ПРАКТИКОВ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Когда говорят о развитии науки и техники на любом этапе истории, то подразумевают творческую деятельность людей, направленную на открытие и использование закономерностей природы, обобщение опыта в целях облегчения человеческого труда и повышения его производительности. В области транспорта наиболее успешно развивались такие направления науки, как строительное искусство, теория подвижного состава, экономика и эксплуатация путей сообщения. Здесь всегда возникали проблемы, привлекавшие внимание ученых.

Известно, что одним из самых древних и наиболее распространенным видом сухопутного транспорта является колесный, в основе которого лежат физические закономерности взаимодействия колеса с поверхностью качения.

Потребность в развитии путей сообщения вызвала необходимость разработки науки о движении (динамики, кинематики) как отрасли механики. В этой области неоценимый вклад внесли члены учрежденной в 1724 г. Петербургской Академии наук Д. Бернулли (гидродинамика), Л. Эйлер (динамика, трение, колебания), М. В. Ломоносов (теория, приборы и системы механики), почетный член Академии Ж. Лагранж (динамика) и др. К этим же годам относится творческая деятельность механика-самоучки, изобретателя И. П. Кулибина .

Вторая половина XVIII и начало XIX в. характеризуются серией важнейших для транспорта технических достижений: появились паровая машина И. И. Ползунова (1763) , паровоз и железная дорога Е. А. и М. Е. Черепановых (1833-1834) , первый в мире электроход академика Б. С. Якоби (1838) , рассекавший волны Невы на глазах многочисленной публики. Начало новому этапу развития транспортной науки было положено в Институте Корпуса инженеров путей сообщения . Работы профессоров института, академиков М. В. Остроградского и П. П. Мельникова явились основополагающими для развития теории движения, строительной и прикладной механики, проектирования машин. Крупный вклад в механику внесли французские ученые, профессора института Г. Ламе и Б. Клапейрон , ставшие впоследствии членами Парижской Академии наук.

Новые научные идеи в области транспорта выдвинул Д. И. Менделеев . Он уделял большое внимание вопросам экономики железных дорог. В сферу его научного творчества вошли проблемы транспортного обеспечения и размещения предприятий каменноугольной, металлургической и нефтяной промышленности. Смелые предложения ученого о проведении нефтепроводов и подземной газификации угля, о правильном соотношении между вывозом сырья и ввозом готовых товаров и продуктов, комплексном использовании железнодорожного, речного и других видов транспорта могут служить ярким примером научного предвидения 290_1 .

Переходя к рассмотрению отдельных научных направлений, следует отметить, что строительное искусство как наука определилось в основном еще в первой трети XIX в., в процессе постройки шоссейных дорог, когда "прочность, сбережение издержек и успешность" в строительстве в сочетании с "экономией перевоза" стали главными критериями дорожного дела. Эти критерии были изложены в Правилах по производству работ (1825) и в трудах инженера путей сообщения М. С. Волкова . Его книга об исследовании грунтов положила начало инженерной геологии в России.

Зарубежные ученые того времени отмечали: "Русские инженеры блистали своими знаниями и ученостью... Не раз они удивляли своим искусством и самоуверенностью в управлении обширными работами и большими массами рабочих" 290_2 .

Опыт сооружения шоссе Москва-Петербург в 1817-1834 гг. получил использование при последующих изысканиях, проектировании и строительстве железных дорог в России.

Один из первых трудов по строительству железных дорог опубликован проф. Н. И. Липиным в 1840 г. в "Журнале путей сообщения" 290_3 .

Касаясь верхнего строения железной дороги, он писал: "Такой двойной ряд рельсов называется путем". Так термин "путь" вошел в словарный фонд железнодорожного транспорта.

Во второй половине XIX в. рождались новые идеи, обобщался опыт по изысканиям и строительству железных дорог. Р. Н. Поплавский , Б. И. Статковский , П. И. Шуров , Н. Р. Савельев опубликовали ряд работ по строительству в горных условиях с использованием фототеодолитной съемки, по применению "воздухоплавания к железнодорожным изысканиям". Инженер путей сообщения Г. К. Краевский , участник изысканий Великого Сибирского пути , в 1902 г. издал четырехтомный труд "Железнодорожные изыскания и составление проекта железной дороги", в котором освещались вопросы теории и практики разработки проектов.

Новые идеи и теоретические обоснования в области изысканий, проектирования и строительства железных дорог, особенно в части экономических расчетов, нашли отражение в трудах К. Н. Кашкина, В. О. Вяземского, А. В. Ливеровского и других специалистов.

Велик вклад ученых и инженеров путей сообщения в развитие отечественной школы мостостроения . Здесь следует прежде всего отметить С. В. Кербедза . Д. И. Журавского , Н. А. Белелюбского .

В ходе строительства мостов и других сооружений Д. И. Журавский разработал новые теоретические положения, особенно по расчету касательных напряжений, получившие широкое признание и практическое внедрение.

Н. А. Белелюбский известен не только как выдающийся специалист в области мостов, но и как исследователь строительных материалов, особенно цемента. Им было проведено экспериментальное изучение прочности элементов сооружений. В основанной Белелюбским лаборатории работали такие известные впоследствии ученые, как Ф. Е. Максименко , будущий академик А. А. Байков . Белелюбский представлял отечественное мостостроение на многих конференциях в Европе. С 1912 г. он являлся президентом Международного общества по испытанию строительных материалов.

Науку и практику отечественного мостостроения обогатили своими трудами Л. Ф. Николаи , Е. О. Патон , книга которого "Курс железных мостов" (1903) выдержала пять изданий, Л. Д. Проскуряков - автор проекта и строитель моста через Енисей. В это же время началась научная и практическая деятельность строителя мостов академика Г. П. Передерия .

Мосты, сооруженные в те далекие годы, и поныне несут свою службу на железных дорогах нашей страны.

Большой интерес вызвала у специалистов проблема взаимодействия пути и подвижного состава. Здесь следует прежде всего назвать Н. П. Петрова , который много сделал для развития теории движения поездов, усовершенствования расчета пути, создания гидродинамической теории смазки, применения теории вероятности к решению транспортных задач. Его трудами пользовались специалисты различных отраслей железнодорожного и водного транспорта, а также машиностроения. Ученый ввел в расчет железнодорожного пути гипотезу о равной пропорциональности между прогибом и грузом при статическом и динамическом действии последнего, составил и решил дифференциальное уравнение движения центра инерции колеса, катящегося по рельсу.

Н. П. Петров впервые рассмотрел влияние неровностей на колесе и пути, напряжения в рельсе, предложил метод учета сил инерции колеса и элементов верхнего строения, а также вертикальных составляющих сил инерции от неуравновешенных движущихся частей механизма паровоза.

Опираясь на работы Н. П. Петрова, специальная комиссия под руководством С. К. Куницкого выработала в 1915 г. методику определения допускаемых нагрузок на оси подвижного состава и предельных скоростей движения на железных дорогах в зависимости от типов верхнего строения пути и паровозов.

Экспериментальные исследования деформаций железнодорожного пути, проведенные А. Л. Васютынским , явились основанием для создания нового направления в теории расчета пути как балки на сплошном упругом основании.

Российские ученые предприняли усилия по созданию научно обоснованного способа расчета железнодорожного пути. Здесь помимо указанных выше авторов следует назвать А. М. Годыцкого-Цвирко , опубликовавшего оригинальные труды по взаимодействию пути и подвижного состава. В области отечественного паровозостроения велики заслуги инж. А. П. Бородина , бывшего управляющего Юго-Западными железными дорогами, создавшего в 1881 г. первую испытательную станцию - паровозную лабораторию. Его исследования по паровозам системы "тандем-компаунд" были высоко оценены и продолжены как в нашей стране, так и за рубежом. Академик В. Л. Кирпичев писал, что А. П. Бородин "не забудется и будет служить образцом того, каков должен быть человек-инженер" 292_1 .

Следует также отметить инж. Е. Е. Нольтейна , который издал "Курс паровозов", разработал методы расчета уравновешивания локомотивов. В области динамики паровозов значительны заслуги проф. А. С. Раевского .

В рассматриваемый период отдельные проблемы транспорта привлекали внимание таких выдающихся ученых, как академик С. А. Чаплыгин , который, в частности, глубоко исследовал вопрос о работе смазочного слоя в ходовых частях подвижного состава.

В начале нынешнего века на железнодорожном транспорте велись интенсивные работы по усовершенствованию элементов подвижного состава. В 1909 г. была внедрена эллиптическая рессора системы Н. К. Галахова , хорошо зарекомендовавшая себя в эксплуатации. В том же году машинист Ташкентской железной дороги Ф. П. Казанцев изобрел неистощимый пневматический тормоз. В 1913 г. техник Б. Л. Карвацкий усовершенствовал кран машиниста в тормозной системе Вестингауза.

Значителен вклад отечественных ученых и инженеров в совершенствование эксплуатационной работы.

В 1885 г. проф. Я. Н. Гордеенко опубликовал "Курс железных дорог", выдержавший четыре издания; в курсе освещались вопросы технической и коммерческой эксплуатации. Я. Н. Гордеенко принадлежит приоритет по централизации стрелок и сигналов на железных дорогах, что было отмечено на Всемирной выставке в 1900 г.

Трудами профессоров А. Н. Фролова , И. И. Васильева , инженеров И. Ф. Рерберга , Н. А. Демчинского , Б. Д. Воскресенского , В. С. Шиловского и других специалистов развивались теория эксплуатации, методы ускорения оборота вагона и повышения безопасности движения.

Труды инженеров путей сообщения В. Н. Образцова , в дальнейшем академика, Ф. А. Галицинского , проф. С. Д. Карейши положили начало формированию науки о станциях и узлах.

Следует отметить, что ряд научных трудов инженеров путей сообщения был отмечен Демидовскими премиями Петербургской Академии наук . Среди лауреатов были А. И. Дельвиг , Д. И. Журавский и Н. Ф. Ястржембский .

Ссылки: