Теоретические и экспериментальные исследования В. П. Горячкина в традициях российской школы механики

щимся условиям производства, освоения новой техники и эффективного использования ее в сельском хозяйстве. Для этого в программах подготовки инженеров большое значение придается изучению студентами фундаментальных наук — физики, химии, математики, гидравлики, теплотехники, электротехники и электроники. К числу этих фундаментальных инженерных наук относятся и механика, в том числе земледельческая механика, основу которой заложил академик В.П. Горячкин. Большое внимание в стандартах уделяется профессиональной подготовке.

В перспективе развитие сельского хозяйства в России будет связано с внедрением высокоточного земледелия и животноводства, базирующихся на использовании надежных, высокопроизводительных машин, электронного оборудования, информационных технологий. Поэтому подготовка специалистов в вузах должна быть адекватной новым требованиям производства. Выпускники вузов должны иметь хорошие знания основ технологии сельскохозяйственного производства, теории, устройства и правил эксплуатации машин, уметь творчески применять эти знания на практике, владеть навыками экономической оценки принимаемых инженерных решений, быть готовыми работать с информацией, в том числе на иностранных языках.

Только опираясь на земледельческую механику, на творческое наследие В.П. Горячкина с учетом современных достижений науки и практики можно подготовить специалистов будущего.

В 1980 г. в университете открыт музей В.П. Горячкина, расположенный в здании опытной станции, которая построена по его инициативе. Методические основы музея разработаны профессором Н.И. Клениным, систематизация плужных корпусов и моделей сельскохозяйственных машин осуществлена профессором В.А. Сакуном. Большой вклад в становление музея, наполнение экспозиции внесли директора музея доценты Н.П. Крето-ва и М.М. Макаров, инженер Л.И. Могиленец. При

активной поддержке ученых, студенчества создано уникальное собрание научного наследия основоположника земледельческой механики и научных школ университета.

Материалы музея активно используются профессорско-преподавательскими коллективами при подготовке учебно-методических пособий. Все, кто посвятил или собирается посвятить себя агро-инженерной науке, считают своим долгом посетить музей и изучить наследие В.П. Горячкина. Учебный процесс на первом курсе студентов университета начинается с посещения музея, где изучается курс «Введение в специальность».

В записке Совету сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева о соображениях по введению восьмичасового рабочего дня В.П. Горячкин отмечает: «Мои моральные убеждения заключаются в том, что единственной нравственной обязанностью для человека в государстве является труд» [5].

В.П. Горячкин самоотверженно трудился на благо своего Отечества до последних дней своей жизни. Задача профессорско-преподавательского коллектива инженерных факультетов аграрных вузов, опираясь на труды В.П. Горячкина и развивая их, готовить не только высококвалифицированных, но и высоконравственных специалистов, истинных патриотов России.

Список литературы

1. Желиговский В.А. Василий Прохорович Горячкин // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. — 1968. — № 1.

2. Дубровский А.А. Академик В.П. Горячкин. — М.: Сельхозгиз, 1960.

3. Эрк Ф. Из истории становления сельскохозяйственной механики в России. — СПб.: СЗ НИИМЭСХ, 2004.

4. Арлазоров М. Жуковский. — М., 1964.

5. Кленин Н.И. Московский государственный агроин-женерный университет им. В.П. Горячкина. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005.

6. Личное дело В.П. Горячкина / Архив; музей В.П. Горячкина. — М.: МГАУ.

УДК 631.3.002:001

В.А. Ярошевский, доктор техн. наук, член-кор. Российской академии наук, профессор Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского

теоретические и экспериментальные исследования в.п. горячкина в традициях российской школы механики

В.П. Горячкин получил прекрасное образование, окончив Московский университет и дополнив его двухгодичным обучением в Императорском техническом училище. В обоих этих учреждениях он слушал лекции выдающегося русского ученого

Н.Е. Жуковского, которого можно по праву назвать основателем российской школы механики.

В конце XIX века в России ощущалась острая необходимость в развитии собственной промышленности и сельского хозяйства. По инициативе

Н.Е. Жуковского, обнаружившего в своем ученике задатки талантливого исследователя, В.П. Горячкин был командирован в Западную Европу для изучения науки, относящейся к созданию сельскохозяйственных машин. Изучив в течение полутора лет состояние этих вопросов в передовых промышленных странах, таких как Германия и Франция, Василий Прохорович пришел к выводу о том, что богатый опыт, накопленный на Западе, нуждается в научном обобщении, что послужило началом многолетнего цикла его исследований. Другими словами, возникла потребность перехода от «описательного» машиноведения к формированию новой отрасли науки — земледельческой механики.

Стиль его работ в большой степени оказался схожим со стилем исследований, проводимых Н.Е. Жуковским и его учениками (в первую очередь — С.А. Чаплыгиным) в такой, казалось бы, далекой области, как авиация. Дело в том, что при движении тела или орудия в сплошной среде, какими являются воздух или почва, возникают силы и моменты, рассчитать которые с достаточной точностью на основе решения уравнений математической физики не представляется возможным даже в настоящее время, несмотря на поистине грандиозные достижения в области вычислительной техники. Тем более, эта задача была невыполнима в конце XIX — начале XX века. Знаменитый французский ученый Лаплас говорил в связи с этим, что легче изучить движение всех небесных тел, чем движение воды в ручейке. К тому же по ряду признаков движение орудия в почве, неоднородной и анизотропной среде, представляется более сложным, чем движение самолета в воздухе.

Поэтому организация экспериментов была и остается насущной задачей при создании сельскохозяйственных машин. Однако ограничиться решением этой задачи, созданием машиноиспытательной станции при Петровской академии, В.П. Горячкин не захотел.

Диапазон тематики исследований В.П. Горячкина очень широк и свидетельствует о его редком трудолюбии и чрезвычайно высокой квалификации. Рассмотрим вкратце одну из тем, посвященную вопросу об определении силы сопротивления плуга при его движении в почвенном слое. Ко времени публикации работы В.П. Горячкина «Рациональная формула для силы тяги плугов конных и пахотных» (1925 г.) были известны результаты экспериментов, проведенных американским инженером С. Ококом из Висконсинского университета для целого семейства плугов. С. Ококом были получены зависимости силы тяги от глубины пахоты а и ширины пласта Ь в следующем виде: Р = АааЬв (здесь а, в — эмпирически подобранные дробные показатели степени, А — эмпирическая константа). Отметим, что эта формула не учитывала зависимости силы от скорости.

На ранних стадиях развития механики подобные зависимости от одного или нескольких параметров нередко эмпирически определялись в достаточно сложной форме. Чтобы в этом убедиться, достаточно заглянуть в одно из первых изданий знаменитого немецкого инженерного справочника Хют-те. Но эта сложность как раз свидетельствует о недостаточно глубоком проникновении в сущность явления. Недаром среди американских специалистов бытовала шутка: «Всякая формула, которая длиннее двух дюймов, почти наверняка неправильна».

Примером исследований, ставших классическими, являются работы В.П. Горячкина по теории сопротивления плуга при его движении в почве. Проанализировав процесс движения плуга, он пришел к выводу, что работа силы сопротивления расходуется на преодоление сил трения, разрыв почвы и переворачивание пласта. Таким образом, эта сила разделяется на три слагаемых, и формулу для расчета силы тяги с некоторыми упрощениями можно записать в виде Р = fG + kaЬ + еaЬv2 (здесь f— коэффициент трения, G — вес плуга, v — скорость, Ь е — коэффициенты, экспериментально определяемые, причем последний из них пропорционален удельному весу почвы). Василий Прохорович тщательно проанализировал структуру и функциональность каждого из этих слагаемых, сопоставил экспериментальные и теоретические результаты.

Такой подход очень близок к применяемому в авиационной науке. Например, сила сопротивления включает в себя три компонента: вязкое сопротивление (сила трения), профильное сопротивление и индуктивное сопротивление. Формула для определения силы сопротивления имеет вид ( + ^ ^ )2

X —--------------------,

2

где с{ — коэффициент при ламинарном обтекании самолета пропорциональный величине 1/-\/кё (где Яе = = рvl/ц — число Рейнольдса, I — характерный размер, ц — коэффициент вязкости); схЫ — коэффициент, пропорциональный квадрату коэффициента подъемной силы; р — плотность атмосферы; Б — характерная площадь крыла (сравните с произведением аЬ в формуле Горячкина); V — скорость полета.

Работа индуктивного сопротивления расходуется на образование вихревой пелены за самолетом (сравните с третьим слагаемым в формуле Горячкина — работа тратится на переворачивание пласта). Полный коэффициент сопротивления определяют при продувке модели самолета в аэродинамической трубе и уточняют по результатам летных испытаний. Коэффициенты сопротивления плуга также определяют в результате динамических экспериментов на специальном стенде и уточняют в натурных испытаниях. Можно провести почти пол-

11

ную аналогию с поиском оптимальных форм отвала плуга (имеющего существенно трехмерный характер) и оптимальных авиационных профилей (сечений крыла).

Следующая работа на эту же тему «Теория плуга. Основания для систематического расчета плугов» (1927 г.) поражает полнотой обсуждения различных свойств и особенностей выбора, проектирования и изготовления плугов различного типа. В этой книге (объем 16 п. л.) рассмотрена геометрия отвалов, в том числе преимущества развертываемых («разгибающихся») поверхностей, отмечена относительная простота изготовления отвалов (технологическое основание). Проанализированы агрономические основания (включают в себя классификацию требуемой пахоты по виду: мелкая, средняя, глубокая), зоотехнические основания (с учетом силы лошадей для конной пахоты), даны результаты исследования физических свойств почвы (ее удельный вес, влагоемкость, связность). Приведены хозяйственно-экономические основания, классификация плугов по назначению. Механические основания содержат анализ устойчивости работы плуга, например, рекомендации о весе плуга, достаточного для его плотного вхождения в борозду. Характерно название одного из подразделов — «Устойчивость плугов с русскими и немецкими передками». В данную книгу вошло множество экспериментальных данных, оформленных в виде таблиц, и 285 (!) рисунков. Не верится, что эта работа выполнена одним человеком. Во всех работах В.П. Горячкин стремился досконально разобраться в очень сложной природе сил трения, в механизме их воздействия на движущиеся объекты. В настоящее время этими проблемами занимается отрасль механики, называемая трибологией.

Здесь можно опять провести аналогию с деятельностью его учителя Н.Е. Жуковского, который наряду с теоретическими изысканиями (теорема Жуковского о подъемной силе профиля) занимался самыми разнообразными практическими задачами, например, исследованием гидравлического удара в трубах водоснабжения, проектированием авиационных бомб во время первой мировой войны. В статье, посвященной 150-летию Н.Е. Жуковского (1997 г.) выдающийся российский механик, академик А.Ю. Иш-линский выделил трех наиболее выдающихся, по его мнению, учеников Н.Е. Жуковского: С.А. Чаплыгина, В.П. Горячкина и Л.С. Лейбензона.

Создавая новую отрасль механики, В.П. Горячкин проявил огромную работоспособность. По воспоминаниям его супруги Антонины Тимофеевны он

мог читать технические статьи, написанные на десятке европейских языков, а любимым его девизом были слова американского изобретателя Эдисона о том, что он обладает 1 % гения и 99 % терпения.

Василий Прохорович был истинно русским патриотом, вел большую организационную и педагогическую работу. Свои результаты он стремился донести до студентов Петровской академии (ныне РГУ МСХА им. К.А. Тимирязева), читал лекции, выпустил немало учебных пособий. Совместно с Н.Е. Жуковским он активно участвовал в работе Российского общества изобретателей, давал заключения на проекты предполагаемых изобретений (сам он изобрел около 30 приборов для проведения экспериментов).

В.П. Горячкин проделал поистине гигантскую работу по подготовке и редактированию многотомного сборника «Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин», вышедшего уже после его смерти. В этом сборнике опубликованы многие его работы, а также работы его коллег — профессоров С.С. Бюшгенса, Н.И. Мерцало-ва и многих других. Вместе с тем он был известен своей скромностью. В 1932 г. группа ученых выдвинула его кандидатуру на избрание в Академию наук СССР. В ответ на это он прислал в академию письмо, сохранившееся в музее института, в котором написал, что считает свои труды недостаточными для избрания в академию и поэтому категорически (слово в письме подчеркнуто) отказывается от выдвижения. В результате его избрали почетным членом академии, на что согласия не требуется. В тот же год один из его учеников — В.Ю. Ган (проектировщик и строитель Ростсельмаша, впоследствии репрессирован) был избран членом-корреспондентом академии. Многие выдающиеся ученые: академик И.И. Артоболевский, профессора Н.Д. Лучинский, В.А. Желиговский и другие считали В.П. Горячкина своим учителем.

Достойной наградой жизни В.П. Горячкина является присвоение его имени такому важному для России институту, как Московский государственный агроинженерный университет. Его последователи успешно продолжают дело, начатое В.П. Горячкиным.

Совершенствование сельскохозяйственных машин в техническом и экономическом плане приобретает в наши дни особенную актуальность в смысле достижения конкурентоспособности российского сельского хозяйства и обеспечения продовольственной независимости страны с учетом наших не самых лучших климатических и почвенных условий.