ПРОБЛЕМЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ И НАДЕЖНОСТИ МАШИН
№ 3, 2014
МЕХАНИКА МАШИН
УДК 621.01
© 2014 г. Косарев О.И.
ВАЖНЕЙШИЕ НАУЧНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ О МАШИНАХ - МАШИНОВЕДЕНИЯ
Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
Изложены этапы исторического развития фундаментальной науки о машинах — машиноведения, основные научные направления и достижения исследований Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН.
Важнейшие научные достижения Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (ИМАШ) связаны с временами расцвета, интенсивного научно-технического развития страны. Эта связь понятна, потому что наука о машинах — Машиноведение — является производной от уровня и потребности развития техники.
ИМАШ РАН, благодаря своим достижениям, до сих пор остается признанным центром науки о машинах. Этому способствовали следующие обстоятельства: 1 — большая часть истории была периодом бурного развития техники, и наука была всерьез востребована государством; 2 — институтом руководили деятели государственного масштаба; 3 — каждый из предыдущих руководителей был на своем посту в течение долгого времени, они хорошо знали тематику и кадры, создавали в коллективе атмосферу творчества и уверенности в завтрашнем дне. Рассмотрим основные этапы развития, важнейшие научные направления и достижения ИМАШ [1—3].
ИМАШ первого поколения (1938—1954 гг.). Выдающуюся роль в создании Института машиноведения сыграл Евгений Алексеевич Чудаков — первый директор, академик, вице-президент АН СССР (фото 1). Он сделал ИМАШ преемником лучших традиций отечественной науки о машинах. Велики его заслуги в становлении и развитии отечественного автомобилестроения и авиационного моторостроения в предвоенные и военные годы.
В начале 1938 г. в Институте было 26 сотрудников и четыре научных направления, которые в обновленном виде сохранились до наших дней: теория машин и механизмов; проблемы динамики и прочности машин; основы теории трения и износа; научные основы технологий машиностроения.
В 1941 г. в Институте было уже 63 сотрудника и добавились отделы: холодной обработки металлов; точных измерений и приборов; электросварки и проектно-конструкторский.
Война заставила ученых ИМАШ сосредоточиться на проблемах укрепления обороноспособности страны. Институт машиноведения был эвакуирован в Казань, куда прибыло 38 человек, остальные были мобилизованы на фронт или направлены в военную промышленность. Основная проблематика работ Института в годы войны была связана с совершенствованием авиационной техники и вооружения.
Фото 1. Е.А. Чудаков Фото 2. А.А. Благонравов
В послевоенные годы продолжились работы в области динамики и прочности материалов и конструкций. Был проведен большой объем исследований прочности деталей, работающих при повторных ударах с ограниченной живучестью. Разработанные в Институте совместно с рядом КБ методики и аппаратура для исследования деформаций и напряжений были успешно освоены лабораториями ведущих научных исследовательских институтов различных отраслей промышленности.
Активную работу в области прочности вели: академики Н.Н. Давиденков и С.В. Се-ренсен и профессора: А.И. Петрусевич, Н.И. Пригоровский, В.А. Кононенко, Ф.М. Ди-ментберг, М.Г. Лозинский, Д.Н. Решетов, Г.В. Ужик, Г.Е. Рудашевский, Б.М. Ровин-ский, В.А. Цукерман, Л.В. Альтшулер и др. Семеро из них стали Лауреатами Государственной премии СССР, с их участием был составлен первый в СССР Энциклопедический справочник "Машиностроение" в 15 томах.
ИМАШвторого поколения (1954—1975 гг.). Вторым директором Института был Анатолий Аркадьевич Благонравов — академик, дважды Герой Социалистического Труда, генерал-лейтенант артиллерии, президент Академии артиллерийских наук, академик-секретарь Отделения технических наук, Председатель Комиссии по исследованиям космического пространства при Президиуме АН СССР (фото 2).
В эти годы ИМАШ решал задачи по автоматизации, робототехнике, космическому и атомному машиностроению, созданию и развитию техники в северном исполнении. Постановлением Правительства ИМАШ был определен научным руководителем работ по обеспечению прочности атомных реакторов, а НИКИЭТ — координатором. В этот период образовались устойчивые связи Института с головными НИИ и КБ атомной промышленности.
В ИМАШ были разработаны (не имеющие мировых аналогов) методы и средства: натурной тензо-, термо- и виброметрии, измерений пульсаций давления и температур: в жидких и жидкометаллических теплоносителях. Он проводил фундаментальные и прикладные исследования по расчетно-экспериментальному исследованию деформаций и разрушению корпусов атомных реакторов, а также по нормированию их прочности (С.В. Серенсен, Р.М. Шнейдерович, В.П. Когаев, Н.А. Махутов, А.П. Гу-сенков, А.Н. Романов, Г.В. Москвитин, М.М. Гаденин).
ИМАШ совместно с КБ и НИИ Минсредмаша проводил натурные исследования при пусках в эксплуатацию всех головных отечественных атомных реакторов, а также в Германии, Чехословакии, Финляндии, Болгарии, Венгрии. Результаты разработок были опубликованы в ряде многотомных изданий и монографий.
Фото 3. К.В. Фролов Фото 4. Р.Ф. Ганиев
Фундаментальные и прикладные исследования динамики и прочности турбомашин использовались при проектировании и балансировке роторов на заводах "Электросила", ЛМЗ и Харьковском турбинном заводе (Ф.М. Диментберг, М.Я. Кушуль, К.Т. Шаталов, А.А. Гусаров).
В области исследований напряженного состояния, прочности и долговечности машин были заложены основы конструкционного материаловедения и экспериментальной механики. Выдающийся вклад в эти исследования внесли Н.И. Пригоровский, А.К. Прейсс, Г.В. Ужик, М.Г. Лозинский, А.Д. Томленов, С.В. Пинегин.
Фундаментальную теоретическую основу в области триботехники создали И.В. Крагельский, М.М. Хрущов и их последователи в созданных ими научных школах.
Были разработаны новые методы исследования колебаний и устойчивости упругих систем и гидроупругих элементов атомных и гидроэлектростанций (В.О. Кононенко, С.В. Каплунов). Разработаны методы расчетно-экспериментальных исследований прочности и ресурса в детерминированной и вероятностной постановке при циклических деформациях (В.П. Когаев и Р.Д. Вагапов).
Отметим, что в период 1963—1979 гг. по инициативе Н.С. Хрущева ИМАШ был под началом Минстанкопрома.
ИМАШ третьего поколения (1975—2007 гг.). Третьим директором ИМАШ был Константин Васильевич Фролов — академик, Герой социалистического труда, вице-президент АН СССР и РАН, академик-секретарь Отделения машиностроения, механики и процессов управления (фото 3). В 1976 г. в Институте было организовано пять научных отделов: механика машин и управление в машинах (И.И. Артоболевский); механика деформирования и разрушения (Н.А. Махутов); виброакустика машин (М.Д. Генкин); биомеханика систем "Человек—машина" (К.В. Фролов); трение, износ и смазка в машинах (Ю.Н. Дроздов).
Одной из важных заслуг директора было возвращение ИМАШ в Академию наук СССР в 1979 г. В это время в Институте было около 40 лабораторий и более 800 сотрудников.
Институт участвовал в разработке фундаментальных проблем: анализе и синтезе систем машин, виброакустике машин, виброзащите машин и операторов, биомеханике систем "человек—машина—среда", трибологии, ресурса машин, технологической безопасности и техногенных рисков. Уделялось внимание механике деформирования и разрушения композиционных материалов. Эти исследования проводили Ю.Н. Ра-ботнов, Г.А. Ванин, Ю.В. Суворова, А.Н. Полилов и А.В. Березин. Были разработаны основы робототехники и теории ультразвуковых технологических процессов. Созданы устройства, реализующие авторезонансные процессы точения, волочения проволоки и упрочняющей обработки поверхности деталей (А.Е. Кобринский, В.К. Асташев).
Институт создал свои филиалы в Ленинграде, Свердловске, Горьком и Куйбышеве. Впоследствии все они стали самостоятельными институтами Академии наук.
Распад СССР и последовавшие после 1991 г. общественно-политические потрясения привели к снижению научно-технического потенциала. К концу 2007 г. число сотрудников Института уменьшилось до 700 человек. Однако в этих условиях выживания ИМАШ продолжал работать по своим традиционным научным направлениям.
К.В. Фролов всемерно создавал и поддерживал высокую репутацию ИМАШ в стране и за рубежом. За вклад в развитие технических наук и за заслуги перед Академией наук К.В. Фролов был награжден многими Орденами, медалями и Лауреатскими премиями. Он был избран иностранным членом десяти зарубежных Академий наук (Шведской, Великобритании, США, Норвежской и др.), Почетным доктором одиннадцати Университетов, Почетным членом девяти Международных научных обществ. К.В. Фролов в тяжелое перестроечное время сохранил Институт, научные направления, кадровый состав, здания и территорию.
В качестве примера участия ИМАШ в решении важных государственных задач отметим работы по одному из разделов научного направления "Виброакустика машин".
В начале 60-х годов ИМАШ Постановлением Правительства был привлечен к созданию малошумных Главных турбозубчатых агрегатов (ГТЗА) атомных подводных лодок (АПЛ). Для этих целей в Институте был создан Отдел виброакустики машин. Для него был построен испытательный корпус с натурным судовым редуктором, с акустической камерой, с новейшей виброакустической измерительной аппаратурой и датчиками фирмы "Брюль и Кьер". В лучшие годы в отделе было примерно 300 сотрудников и 15 лабораторий. На всем протяжении создания АПЛ, от первого до четвертого поколений, Институт осуществлял научное сопровождение акустического проектирования ГТЗА. При этом Институт (в течение первых 5—6 лет) проводил измерения вибраций всех головных и многих серийных редукторов ГТЗА во время их сдаточных испытаний на стендах Ленинградского Кировского (ЛКЗ) и Калужского турбинного (КТЗ) заводов.
ИМАШ совместно с Акустическим институтом и ЦНИИ Крылова, впервые провел натурные экспериментальные исследования вибраций переборного редуктора ГТЗА на надводном корабле. Для проведения этих испытаний в Институте был создан (впервые в СССР) и смонтирован на корабле уникальный 150 канальный виброизме
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.