«Специальность: 18.05.01 (240300.65) Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий Специализация: 02 Химическая технология полимерных композиций, порохов и твёрдых ракетных ...»
Способ изготовления порохов и топлив баллиститного типа
Порох
Допущено научно-методическим советом БТИ АлтГТУ для внутривузовского использования в качестве учебного пособия. В учебном пособии рассмотрены основы инженерного дела, приведены сведения о знаниях, необходимых инженеру, изложены общие подходы по подготовке инженера в высшем учебном заведении, даны инженерные основы технологии, рассмотрены свойства инженера и решаемые инженерные задачи. Учебное пособие содержит краткие исторические сведения развития производства взрывчатых веществ и школы по подготовке специалистов. Целью дисциплины является знакомство студентов с организацией учебного процесса при подготовке специалиста, с основами инженерного дела, с ролью инженера в развитии технологии, с предприятиями химической технологии энергонасыщенных материалов и изделий и их машинно-аппаратурным оформлением. Выпускник по данной специальности может выполнять следующие виды профессиональной деятельности:. Быстрое развитие новых научных направлений, глубокое проникновение науки в производство, создание новых отраслей промышленности, непрерывное совершенствование технологии производства и оборудования существенно изменяют характер инженерной деятельности — труд инженера является творческим. Навыки творческой работы необходимо приобрести в процессе обучения в вузе. Ученье — это умственный труд, требующий больших усилий и волевого напряжения. Для успешного выполнения этого труда необходимы организованность, дисциплинированность, аккуратность, четкость, настойчивость, умение преодолевать трудности. Только при сознательном и активном усвоении знаний можно развить широкий кругозор, выработать умение самостоятельно овладевать знаниями, совершенствовать и развивать умственные способности, наклонности и интересы. Если механически заучивать материал, не овладев соответствующими представлениями, понятиями и законами, будет очень трудно усваивать содержание изучаемых курсов и применять полученные знания к решению теоретических и практических задач. Важное место в системе обучения в вузе принадлежит лекциям, в которых раскрываются основные положения изучаемого курса. Лекции помогают студентам понять и освоить материал курса. Многолетний опыт доказывает, что чрезвычайно полезным является конспектирование лекций. Однако нецелесообразно стремиться записывать все, как можно полнее и подробнее. Конспектировать необходимо лишь существенное: Процесс конспектирования помогает сосредоточению внимания на материале лекций: Однако восстановить в памяти подробности лекции по чужому конспекту, естественно, невозможно. Углубленная проработка материала курса требует самостоятельного изучения учебников, учебных пособий, монографий, статей. Учебник является одним из важнейших источников знания. Развитию творческих способностей у студентов способствуют лабораторные и практические занятия, выполнение индивидуальных заданий. Здесь студенты имеют возможность проявить свои способности при решении конкретных технических задач. Важным условием эффективности этой работы является сознательность студентов, прочные накопленные знания, инженерная интуиция и прозорливость, целеустремленность, способность студентов в заданные сроки дать правильное решение. Нередко при выполнении индивидуальных заданий среди студентов обнаруживаются настоящие таланты. Так, профессор, лауреат Ленинской премии В. Феодосьев, учась на втором курсе МВТУ им. Продолжая работать в избранном направлении, год спустя, он защитил кандидатскую диссертацию, а в 27 лет стал доктором технических наук. Чтобы специалист, закончивший вуз, мог ориентироваться во все возрастающем объеме знаний, он в стенах института должен получить правильное представление о масштабах современной науки и техники и путях их развития, должен научиться творчески мыслить, самостоятельно работать, уметь на протяжении всей жизни пополнять свои знания. Жизнь выдающихся ученых и инженеров показывает, что способность к творческому труду у них в большинстве случаев проявлялась уже в годы учебы. Всему миру известны самолеты, генеральным конструктором которых является Андрей Николаевич Туполев. Но немногие знают, что свой путь в авиацию Андрей Николаевич начал в студенческие годы. Он был активным членом первого студенческого научно-технического кружка по воздухоплаванию, организованного отцом русской авиации проф. Жуковским в МВТУ в х годах XX в. Туполев принимал участие в постройке планера, летал на нем. В воздухоплавательном кружке Киевского политехнического института начал свой путь в науку выдающийся конструктор космических кораблей, академик Сергей Павлович Королев. Первые самостоятельные полеты он совершил в г. Высшая школа предоставляет возможности каждому студенту в меру его способностей и желания овладевать навыками творческого научного исследования и применять это умение на практике. В вузах получили распространение такие формы научно-исследовательской работы студентов, как семинары, участие в научных исследованиях, проводимых кафедрами, проблемными и отраслевыми лабораториями; выполнение лабораторных работ, реальных курсовых и дипломных проектов с элементами научных исследований, участие в работе студенческих проектных, конструкторских и технологических бюро. Опыт показывает, что практика на предприятиях также может использоваться для приобретения студентами навыков не только в производственной, но и в научно-исследовательской работе. Особенно эффективно участие студентов в экспериментальных работах в лаборатории, в расчетных и проектно-конструкторских работах. Тема научного исследования студента может быть определена научным руководителем — преподавателем; студент может быть участником темы, выполняемой сотрудниками кафедры и лаборатории. Однако студент может определить самостоятельно тему творческой работы на основе изучения данной отрасли науки, запросов производства. Но во всех случаях тема исследования должна быть избрана студентом по собственному желанию на основе глубокого интереса и стремления исследовать поставленный вопрос, студент должен быть искренне увлечен темой предстоящей работы. Проработка темы начинается с собирания и изучения литературных источников и других материалов. Необходимо знать, что сделано по данному вопросу в прошлом другими исследователями, знать соседние области смежных наук. Результатом проработки имеющихся материалов является изложение состояния исследуемого вопроса и выявление конкретных научных задач, которые будут разрешаться в исследовании. На основе собранного фактического материала и теоретической проработки предварительно следует сделать предположение об ожидаемых закономерностях, связывающих факторы изучаемого явления, то есть разработать гипотезу, которая далее служила бы руководящей идеей. Гипотеза должна соответствовать всем фактам, которые явились исходными для ее разработки, и обладать высокой степенью вероятности. Важным этапом исследования является эксперимент. Он означает научно поставленный опыт, когда исследователь воспроизводит и наблюдает процесс, регистрирует величины, характеризующие его при задаваемых изменениях влияющих на него факторов. Эксперимент сводится к нахождению зависимости между значениями этих показателей. При традиционном подходе усилия экспериментатора направлены на изучение влияния одного из факторов на исследуемый процесс при других фиксированных. Последовательное изучение различных сочетаний действующих факторов позволяет сделать определенные выводы о взаимосвязях и общих закономерностях изучаемой системы. Проведение такого однофакторного эксперимента является трудоемким. В связи с этим переход к многофакторному эксперименту является эффективным. В этом случае, используя методы математической теории эксперимента, проводится исследование при одновременном изменении ряда независимых переменных и определяется аналитическое описание изучаемого процесса на основе минимального числа опытов. При проведении опытов необходимо обращать внимание на исправность и тщательность установки аппаратуры. Экспериментатор должен не только ясно представлять теорию действия измерительных приборов и аппаратуры, но и уметь создавать необходимые для своего исследования установки. Весьма существенной частью исследования является обработка результатов экспериментов и их анализ. На первом этапе обработки экспериментальных данных во многих случаях ограничиваются установлением качественной зависимости без установления связи в виде математического уравнения. Для установления такой связи полезным является графический метод обработки результатов экспериментов, который заключается в построении по опытным данным графика зависимости между исследуемыми величинами. Изучение характера полученных кривых является первым этапом обработки данных. Затем находятся математические уравнения связей между исследуемыми величинами. На базе анализа полученных зависимостей выводится суждение о характере влияния различных факторов на процесс, и даются научно обоснованные рекомендации по его эффективному применению на практике. Исследования по техническим наукам, как правило, должны приводить к результатам, которые целесообразно использовать в производстве. Это может быть новый метод расчета машин, технологических процессов, инструментов; новая, более рациональная схема процесса, оборудования, инструмента; научно обоснованный проект новых конструкций машин и механизмов и др. Получение новых научных результатов — процесс длительный, требующий напряженной творческой работы, использования накопленных знаний для понимания сложных явлений, исканий, размышлений, развития идей, критического анализа полученных данных, пытливости и энтузиазма. Никакие книги, пособия и советы не помогут в подготовке к творческой работе тому человеку, у которого имеются недостатки в подготовке как специалиста в конкретной области знания. Идеи и замыслы не появляются неожиданно, они вынашиваются в сознании постепенно, только благодаря труду, в процессе систематической работы. Физические науки, особенно физика и химия, составляют существенную часть инженерного образования. Вот почему в программе обучения инженеров существуют несколько курсов физических наук. Для того чтобы разработать комплекс приборов, устройств и технологических процессов, инженер должен хорошо знать свойства материалов, законы движения и поведения жидкостей, превращения энергии и многое другое. Знание основ физических наук лежит в основе инженерной технологии. Знания, необходимые инженеру, не ограничиваются физическими науками. Если он собирается решать сложные проблемы, то должен быть хорошо знаком с отраслью знаний, именуемой инженерной технологией. Остановимся на двух наиболее важных частях этой области знаний: Знания, касающиеся того, где и как применить те или иные научные принципы, обеспечивают применение науки на практике. Но для того, чтобы успешно применять науку для решения практических задач, недостаточно знать только ее основы. Врач, например, для успешного диагностирования болезней своих пациентов должен знать гораздо больше, чем только основы физиологии и химии. Вот почему учащиеся старших курсов медицинских вузов обязательно должны проходить врачебную практику в клиниках и больницах. Там они учатся применять знания, которые получили в вузе. Точно так же между порой овладения основами физических знаний и практическим созданием приборов, полезных обществу, проходит несколько лет. Учеба в вузе должна стать мостом, соединяющим эти два периода. После того, как студент изучил основы физических наук, он переходит к слушанию курсов лекций, посвященных применению этих основ на практике. Так, например, курс, посвященный анализу и синтезу электрических цепей, основан на изученных студентом разделах электричества заряды, электромагнитные волны, потоки электронов и др. Инженерная технология имеет и другую важную грань — накопление эмпирических знаний о приборах, устройствах и процессах. Трудно представить себе инженерное сооружение, полностью созданное только на основе научных принципов. Каждый инженер при проектировании использует свои знания, опыт, изобретательность. Существуют идеи, которые хотя и не имеют под собой глубокой научной основы, испытаны многолетним применением на практике. Именно они и составляют основу тех эмпирических знаний, на которые так широко полагаются современные инженеры. Будущие инженеры знакомятся с этими знаниями при подготовке курсовых проектов на младших и особенно на старших курсах. На старших курсах студенты, как правило, начинают изучение своей специальности. Это в основном курсы технологии, которыми различаются отрасли инженерного дела. Студенты, намеревающиеся стать инженерами-электриками, изучают электрические машины, средства связи, электростанции, распределительные устройства и др. Точно так же специальные курсы читают студентам других факультетов. Хотя главное место в инженерном образовании занимает специализация, многие проблемы, с которыми инженер встретится на практике, потребуют от него знаний других областей инженерного дела. Так, проектирование химического производственного процесса потребует от инженера-химика знаний инженера-электрика, строителя и механика. Инженеру часто придется работать бок о бок со специалистами других профессий. Вот почему студентам необходимо прослушать также курс инженерной технологии, не касающейся непосредственно их специальности. Например, механики изучают основы электротех-ники. Знания квалифицированного инженера должны быть шире знакомства с физическими науками и инженерной технологией. Он обязан знать экономику, основы управления производством, юриспруденцию, торговлю, трудовые взаимоотношения, психологию и социологию. Эти обширные знания необходимы инженеру по следующим причинам:. Он должен разбираться в вопросах себестоимости, ценообразования, оборотном капитале, амортизации и других экономических категориях. Инженеру приходится решать экономические проблемы, и для эффективного их решения он должен быть хорошим экономистом. Он должен знать, какую помощь от них он может получить, уметь вести с ними профессиональный разговор. При установке автоматов, разработанных инженером, на фабриках и ЭВМ на предприятиях могут возникнуть экономические и социальные проблемы, участием в решении которых инженер не должен пренебрегать. Автоматизация производства зачастую вызывает реорганизацию предприятия, изменения в перечне и численности рабочих. Вот почему немалую часть времени в образовании инженера занимает изучение общественно-политических наук философии, социологии, экономики, истории, языка и др. В отечественной истории высшего технического образования в году произошло знаменательное событие: Таким образом, осознавая всю важность образования для развития Российского государства, Петр Великий претворил в жизнь идею об устройстве в России учебных заведений по подготовке необходимых государству специалистов. Предыстория этого важного события такова. Во время поездки в Англию царь Петр I принял на службу трех молодых англичан: Фарварсона можно по праву назвать первым русским профессором математики, так как он остался жить в России до конца своей жизни, изучил русский язык и написал ряд книг по математике, геодезии, картографии, астрономии. В создании школы принимали деятельное участие и русские. При помощи дьякона Алексея Александровича Курбатова школа обосновалась в здании Сухаревской башни и первые годы существовала под руководством дьякона. В число преподавателей школы вошел и Леонтий Филиппович Магницкий, сын крестьянина Тверской губернии, который самостоятельно обучился грамоте, а затем закончил Славяно-греко-латинскую Академию. Магницкий помогал и Э. Фаворскому в переводах на русский язык иностранной физико-математической литературы. По тем временам Школа была первым и самым крупным учебным заведением в Европе. Она являлась прообразом учебного технического заведения в России. Петр I внимательно следил, чтобы навигацкая школа не знала нужды в оборудовании и учебных пособиях. Уже к году Школой математических и навигационных наук было подготовлено около специалистов. Из ее стен вышли многие выдающиеся моряки, строители, ученые, инженеры. Выпускники Школы проявили себя во время знаменитого морского сражения при Гангуте г. Выпускниками Школы были известные мореплаватели А. Чириков, открывший северо-западную оконечность Америки, братья Лаптевы, адмирал Н. Мичурин, знаменитый механик А. Нартов и многие другие. Силами выпускников Школы были подготовлены материалы для географической карты Сибири, первый атлас Российской империи, создан проект строительства дороги Москва — Санкт-Петербург. С года Школа была переведена в Санкт-Петербург и преобразована в Морскую Академию, а в году ликвидирована, при этом ее старшие классы слились с Морской Академией, которая преобразовалась в Морской кадетский корпус. После Октябрьской революции на его базе было организовано Высшее морское училище им. Заслуга Петра I состоит еще и в том, что после открытия этой Школы он начал создавать по всей России сеть цифирных школ около Так были организованы Артиллерийско-инженерная школа, Московская инженерная школа. В году созданы аптекарская и хирургические школы. Затем с по годы появились высшие артиллерийские школы в Воронеже, Ревеле, Риге, Кронштадте. А в году была организована Петербургская инженерная школа. Значение создания Школы математических и навигацких наук в истории Российского инженерного образования трудно переоценить. Школу по праву можно считать первым высшим техническим учебным заведением в России. В письме к директору Школы Ф. Апраскину от 3 августа года Петр I писал: Первый технический вуз в России. В первой четверти ХVIII века Петр I дал мощный импульс развитию образования в России, удачно заложил основы профессиональной системы образования. Во второй половине XVIII века в Российской империи началось бурное развитие промышленности, особенно горного дела на Урале. Нужны были специалисты высокой квалификации. Приглашение в Россию инженеров-иностранцев дорого обходилось государственной казне. Поэтому группа башкирских рудопромышленников во главе с Исмаилом Тасимовым обратилась в Берг-Коллегию орган руководства горнорудной промышленностью с предложением о создании училища по подготовке горных специалистов. Торжественное открытие состоялось 28 июня года и было приурочено ко дню восшествия на престол императрицы. С этой даты идет отсчет времени создания первого технического вуза в России. Училище разместилось на Васильевском острове. Учебный процесс в Горном училище сочетал в себе все необходимые для того времени теоретические и практические занятия. Так, по инициативе первого директора училища М. Параллельно с занятиями ведущие преподаватели проводили научные исследования, привлекая к ним лучших студентов. Дальнейшее развитие горного дела в России требовало все большего числа инженеров, поэтому с годами вуз претерпевал изменения. Если при создании училища насчитывалось всего 23 студента, то через 10 лет их насчитывалось уже Немалую лепту в развитие Горного училища внесли его директора. Это тайный советник, сенатор А. Алябьев, которого назначил император Павел I, генерал от артиллерии, сенатор А. Корсаков, который преобразовал Горное училище в Горный кадетский корпус. Мечников, который продолжил улучшение развития учебной программы вуза. Именно в период его руководства — гг. А в году уже при новом директоре Е. Корнееве сам император Николай I утвердил положение и устав с новым названием Институт Корпуса горных инженеров, который в его царствование больше походил на военно-учебное заведение, чем на технический институт. И только при правлении императора Александра II утвердили новый устав. С года Горный институт стал открытым высшим техническим заведением с 5-летним сроком обучения. Предметная система образования и другие особенности Горного института вызвали интерес в других вузах страны. Трехсотлетние традиции высшей технической школы России развивались в тесной связи с естественными факультетами университетов. Это повышало теоретический уровень обучения, способствовало выпуску энциклопедически образованных специалистов и привело к отказу от узкопрактического подхода к подготовке инженеров. Первые технические университеты появились в 60—х годах ХХ столетия. В настоящее время система университетского технического образования в России объединяет более технических университетов с контингентом студентов дневного обучения более тыс. В технических университетах работают более 62 тыс. Нынешние выпускники технических университетов обладают не только высоким уровнем инженерной культуры, но и соответствуют высокому уровню социально-психологической и физической культуры человека. Технические университеты — именно та форма высшего учебного заведения, которая призвана готовить кадры для возрождающейся промышленности нашей страны. Технические вузы служат для подготовки инженеров. На современном этапе приходится наблюдать снижение уровня образования, в том числе инженерного. Причиной тому служит и малый спрос на высокую квалификацию. Несомненно, что при высоком уровне требований труд инженера ценится выше, а достигается это прежде всего системой жесткой конкуренции. Но с ростом массовости инженерной профессии это ведет к вакансиям в ряде профессий при безработице в других. Основополагающей линией в подготовке специалиста является компонента, которая постепенно потеряла свои позиции в нашем отечественном образовании. Это практическая подготовка будущего инженера. Ведь стоит почти лет мост через Обь, а знали тогда инженеры поменьше нынешних. Что надо было знать? Поведение грунтов, расчеты балок, ферм, влияние нагрузок. Учат этому и сейчас, причем более глубоко, чем прежде, а мосты — хуже. Может мало дают науки, слабы требования? В технических вузах в прошлом подготовка была глубока и фундаментальна. Готовить специалистов следует на основе передовых научных исследований и приоритетных опытно-конструкторских работ. Именно так строилось инженерное образование первой трети века. Основным документом, по которому ведется подготовка инженера в вузе, является учебный план. Каждая из них описывает механизмы устройства определенного класса, их принципы работы и расчет. Науки большего и не могут, они трактуют об обнаруженном, описывают его. Следовательно, даже выпускник технического университета учится повторять известные пусть самые лучшие! Конечно, наука движется и есть источники обновления. Ведь техника — это приложение науки. Технология методы инженерии представляет не фундаментальный тип знания, а некий другой тип, который тысячелетия создавал определенный уровень технического прогресса. Если бы человечество ограничило бы себя лишь объяснимыми с научной точки зрения технологиями, то оно сошло бы со сцены много лет тому назад. Современное инженерное дело развивалось исторически на основе двух достижений. Инженер помимо этого использует опыт предшественников и практическое знание. Опыт предшественников приходит через ознакомление с отчетами, техдокументацией и, конечно, из фондов научно-технических, из книг, несущих информацию о прогрессе техники, и т. А ведь в технике ценность фондов библиотек убывает с годами медленно. В учебниках сегодняшнего дня есть рабочие ссылки на книги и статьи середины х годов. В справочниках — на начало века. За рубежом старые фонды научной и, в особенности, технической литературы становятся объектами возрастающего интереса. Возникает вопрос, как в условиях, когда инженерство стало массовым, передать без потерь, в условиях беднеющих фондов памяти библиотек, основы опыта предшественников и повседневной практики инженерного дела всем и каждому, кому выпадет стать инженером. Что же должен знать будущий инженер? Конечно же, ему нужен опыт. Чтобы передать будущим инженерам основы инженерного дела, надо иметь в нем хороший опыт, опыт разработок с выходом на массовое производство. Работа инженера, конечно, не сводится к разработчику, но функция проектировщика была и есть в технике ведущая. Одного опыта мало, нужно его осознание и критический анализ. Нужно знание мирового инженерного опыта возможных подходов и приемов в работе инженера. Поэтому для действительного становления обучения студент должен овладеть методикой и иметь опыт содержательного анализа инженерных задач, научиться методам технического творчества, иметь навыки изобретательства, уметь разрешать проблемные ситуации творческого характера и многое другое. Указанные умения составляют сегодня наряду с умением конструирования основу арсенала инженера. Дело в том, что новая техника возникает на базе старой, поэтому надо уметь выявить, что уже отмирает, что может развиться, какие технические решения и почему более перспективны, и в каких условиях. Надо уметь делать анализ противоречивых ситуаций в развитии технических систем, в их взаимодействии с окружающей средой. Для развития подобного качества нужно воспитание особого умонастроения, ответственности за свои действия, анализа этих действий до их свершения, умения проводить такой анализ. Важнейшими умениями инженера, ценимыми в мире более всего, считают конструирование и изобретательство. Это две стороны единого процесса создания технических изделий. Конструирование несет опыт, знания, фон предыдущей техники, опирается на установленное в науке и практике изобретательство — это выход на новое обеспечение динамики развития техники. От инженера требуется помимо умения конструировать и изобретать, умение применять ко времени обе способности, анализируя весь веер возможных последствий. Инженера не должно смущать ни требование изобрести по заказу, ни вывод о необходимости воздержаться от новинки. Его цель — обеспечить пользу, а не тот или иной ход работ консервативный или инновационный. Откуда же взяться всем этим знаниям и умениям? Что необходимо иметь будущему инженеру в начале деятельности, более того, нужны наработки в виде консультаций, разработок, разбора тупиковых ситуаций, аварий и т. Весь курс обучения в вузе направлен на то, чтобы подготовить грамотного специалиста — будущего инженера. Для этого нужно учить будущего инженера очень обстоятельно естественным наукам, еще более обстоятельно — техническим, также вполне осознана необходимость гуманитарного образования. В процессе обучения студента знакомят с моделированием, измерениями, способами отображения, учат математике. На старших курсах в цикле специальных дисциплин дается инженерная технология, а точнее, методы работы инженера в рамках курсовых, дипломных проектов, осуществляется прохождение производственной практики. При обучении необходимо рассматривать инженерное дело, прежде всего, как ремесло, как деятельность. Изучению подлежат предположения, лежащие в основе успешной инженерной деятельности. Инженер должен знать объекты и процедуры инженерной деятельности техзадания, проекты, макеты и т. Подлежат тщательному изучению вопросы безопасности техники в т. Значительная часть выпускников вузов идет в отрасли, так что соответствующее обучение в университетах было бы не лишним. Заказчиками втузу являются предприятия, где будут работать выпускники. Поэтому предприятию нужно, чтобы выпускник, начинающий инженер умело выполнял свои производственные функции. Не только знал, но и умел. Знания — лишь средство умелому для действия. Инженер может что-то и не знать, но он должен уметь все. Это и есть производственное требование к инженеру: Думающий студент заинтересован получать статус умелого профессионала, чтобы получить престижную работу. Современное производство понимает — без знаний нет умений. Поэтому выпускник должен характеризоваться и объемом знаний, и перечнем умений. Одна же оценка выпускника, через объем и номенклатуру знаний, носит косвенный характер: Крупные технические вузы дают приличные знания. С точки зрения производственника, умения инженера могут быть выявлены из рассмотрения тех функций, которые ему требуется выполнять на разных стадиях жизни технической системы ТС. Например, для изделия можно выделить такую стадиальность жизненного цикла ТС:. Разные источники и разные производства и страны придерживаются различного перечня стадий жизненного цикла ТС. На первый взгляд, к примеру, подготовка производства может быть изучена на лекциях: Первое, с чем столкнется слушатель, — это смысловое и предметное наполнение терминов и формулировок этой системы. Никакая дедукция здесь не поможет: Значительная часть объема и содержания этих терминов и формулировок плохо вербализована и познается на примерах. Поэтому необходимо сформировать личный опыт у каждого выпускника — именно опыт, а не знание. Поэтому постановка инженерного дела в высшей школе обучение умениям должна, в частности, включать в себя:. Представляется необходимым становление курсов инженерного дела, включающих в себя изложение общеинженерных знаний применительно к практике решения инженерных задач. В соответствии с требованиями к профессиональному портрету инженера, в состав инженерного образования должны входить компоненты обучения знаниям в области естественных, гуманитарных, технических наук и методов инженерной деятельности, умения и, более того, наработки навыков инженерного дела, формирование понимания места инженера в мире и меры ответственности за результаты его деятельности. В состав инженерного обучения должны входить наработки деловых качеств инженера, особенно волевых компонент его поведения и приобщение к миру ценностей. Основная образовательная программа подготовки инженера разрабатывается на основании государственного образовательного стандарта дипломированного специалиста и включает в себя учебный план, программы учебных дисциплин, программы учебных и производственных практик. Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы подготовки инженера, к условиям ее реализации и срокам ее освоения также определяются государственным образовательным стандартом. Основная образовательная программа подготовки инженера состоит из дисциплин федерального компонента, дисциплин национально-регионального вузовского компонента, дисциплин по выбору студента, а также факультативных дисциплин. Дисциплины и курсы по выбору студента на каждом цикле должны содержательно дополнять дисциплины, указанные в федеральном компоненте цикла. Основная образовательная программа подготовки инженера должна предусматривать изучение студентом следующих циклов дисциплин и итоговую государственную аттестацию:. Инженер — лицо, получившее законченное высшее техническое образование по определенной специальности. Как правило, работа инженера непосредственно связана со сферой материального производства. Инженер, с одной стороны, — это лицо, создающее проекты будущих технических систем или процессы их эксплуатации, ремонта, ликвидации, модернизации по воле заказчика под заказчиком понимается субъект, инициировавший начало работы инженера в достижении какой-либо цели. Заказчиком может быть организация, физическое лицо, общество в целом, сам инженер и т. В своей деятельности инженер стремится к достижению пользы для заказчика. При этом он использует свои знания, умения и понимание для достижения этой цели. С другой стороны, многие полагают, что большинство решений инженер находит, стоя у чертежной доски. Это далеко не так. Большую часть своего времени инженер наводит справки, знакомится с литературой, изучает требования, обменивается мнениями, подбирает сотрудников. Поэтому умение поддерживать хорошие отношения с людьми и успешно сотрудничать с ними играет большую роль в работе инженера. Важную часть работы инженера составляют определение и оценка новых технических задач праксеология. Инженер должен определить, как люди будут применять разработанные им приборы психология. Он обязан также предвидеть тот эффект, который вызовет появление в продаже нового технического средства маркетинг. Таким образом, деятельность инженера в большой степени зависит от нужд общества социология , признания полезности его изобретений и того, как эти изобретения помогают людям история техники. Эта заинтересованность вместе с экономической стороной деятельности инженера делают его работу не столь уже сугубо технической, как предполагают непосвящённые. Существует мнение, будто инженер большую часть своего времени делает то, чем обычно занимается техник или механик, или даже лаборант. Инженеру чаще приходится мыслить абстрактно, обдумывать факты, вычислять и сопоставлять и реже иметь дело с конкретными приборами. Таким образом, инженер имеет дело не с техническими системами устройствами и технологическими процессами , а с их описаниями. Он преобразует эти описания от неясных требований заказчика к чётким и однозначным, например, чертежам. При этом он использует наработанные в инженерном деле процедуры инженерной деятельности в соответствии с принятым регламентом. Соответствующее понимание сложилось издавна. Поэтому для практических целей оценки качества инженера, оценки эффекта обучения студента и т. Профессиональный портрет инженера автоматически задает требования к системе обучения, на его базе составляется картина инженерного образования. Определенный объём знаний, определенные умения, определённую точку зрения инженеров используют для разработки способов превращения запасов Вселенной материалов, энергии и т. Инженер с точки зрения производства должен уметь эксплуатировать, ремонтировать, проектировать и ликвидировать технологические процессы и устройства. Для чего он должен уметь ставить задачи, находить задачи, прогнозировать, изобретать и принимать решения по технике, по внедрению техники. Для этого он должен знать корпус наук технических, естественных, общественных , методы упомянутых умений, способы смены схем деятельности, в т. Предприятиям нужны профессионалы, способные примениться к смене профиля предприятия, воссоздать его заново, запустить или модернизировать изделие. Поэтому необходим инженер умелый, в то время как вузы выпускают инженера знающего. Инженер должен знать науки, уметь изобретать, конструировать, эксплуатировать, внедрять, понимать ход событий в промышленности и на рынке, своё место, свою ответственность. А посему будущего инженера надо учить наукам и инженерному делу. Традиционно основным смыслом инженерной деятельности считается проектирование, создание технических систем ТС. Вузовская подготовка обеспечивает будущего инженера знанием необходимых дисциплин и исходными умениями конструирования и расчетов будущих устройств, техпроцессов. Принято считать, что становление инженера происходит на практике, на производстве, поэтому в ряде стран и считается, что вуз должен давать диплом специалиста, а звание инженера присваивается по рекомендации коллег, по опыту работы. Тем не менее, эта, казалось бы, отработанная схема подготовки не удовлетворяет практику — предприятия, фирмы ждут специалистов с опытом работы, а опыт нарабатывается со временем. Дело в том, что остается за бортом собственно разработка и постановка продукции на производство, включающая в себя работы по созданию, обеспечению производства продукции и обеспечению его применения. В последнее время значимость работ по снижению издержек производства и т. За рубежом в квалификации инженера ценятся знания и навыки по обеспечению связей производства с рынком экономика, маркетинг, психология, социология. И если в принципе пока ещё инженер может обойтись традиционными методами проектирования и создания техники без способов снижения факторов расплаты, что доказывается наличным ходом научно-технического прогресса , то в будущем инженер без владения методами элиминации факторов расплаты будет беспомощен. Отсюда способы элиминации факторов расплаты вкупе с изобретательством ТРИЗ оказываются ядром подготовки инженера, нацеленной на достижение полезного эффекта с неуклонно снижающимися факторами расплаты. Вторым важным свойством инженера оказывается способность обеспечить своему изделию достойное место в обществе, на рынке. Даже только при проектировании инженеру необходимы все его способности. Аппарат, которым инженер пользуется при решении задач, схематически показан на рисунке 1. Чем глубже будущий инженер овладел основами знаний своей специальности, приобрел опыт и мастерство, выработал собственную точку зрения, тем эффективнее будет его работа. Инженер должен быть знаком не только с физикой и химией, но и с общественными науками и биологией. Молодой инженер, только что вышедший из стен втуза, наверняка не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к квалифицированному инженеру. Однако опыт и постоянное самосовершенствование делают свое дело, а приобретенные знания помогут ускорить процесс становления инженера. Заметим, что приобретение опыта и становление мировоззрения инженера — процессы длительные. Для этого потребуется немало времени и труда. Зато их также трудно потерять. Более того, специальные технические и научные знания могут устареть, так как наука все время идет вперед, а инженер может не успеть за ее достижениями. Однако ни время, ни перемена рода деятельности не могут умалить ценности однажды приобретенного опыта и твердой точки зрения. Широту и важность этих двух свойств инженера трудно переоценить. Инженер — это профессия. Человек этой профессии создает приборы, устройства и процессы, применяемые для таких превращений материалов, энергии и человеческих возможностей, которые удовлетворяют нужды общества. Некоторые задачи, над которыми трудятся инженеры, показаны на рисунке 1. В процессе своей деятельности инженер:. Во всех этих ситуациях инженер в той или иной мере должен а иногда вынужден доказывать, почему дело должно обстоять именно так, что изделие не принесёт ущерба и т. Чтобы описать в конкретике, что такое инженер, надо описать, что такое его деятельность — что такое инженерное дело и каков его профессиональный портрет. Современное инженерное дело исторически развилось на основе двух достижений, которые в течение ряда веков не имели общих точек соприкосновения. Одним из этих достижений было постепенное совершенствование специалистов, посвятивших себя созданию приборов, устройств и технологических процессов, приносящих пользу человеку. Другое историческое достижение — быстрый рост за последние столетия объема научных знаний. Издавна человек создавал устройства, с помощью которых он мог заставить природу работать на себя. Так, от ковыряния земли палкой человек пришел к созданию сохи, потом изобрел плуг для возделывания почвы; изобрел топор, чтобы превратить дерево в удобный строительный материал; ветряк, чтобы использовать силу ветра для выполнения полезной работы; паровую машину для превращения энергии в механическую работу; мельницу, чтобы превратить зерно в муку. Классические инженеры строили мосты, создавали машины и другие сооружения, основываясь на собственном опыте и опыте, накопленном другими, на здравом смысле, эксперименте и изобретательности. Часто эти инженеры древности знали, что нужно делать, но не имели представления о теории, лежащей в основе того или иного прибора. Законы природы в древние времена были мало известны инженерам. В таком виде инженерное дело существовало много столетий, накапливая практические знания. В эпоху Возрождения уровень инженерного дела значительно возрос, но даже когда была изобретена паровая машина, инженеры основывались главным образом на эмпирических знаниях и очень мало на данных науки. Эволюция паровой машины показывает состояние инженерного дела в те времена. Паровая машина, запатентованная в г. Джеймсом Уаттом, была результатом постоянных совершенствований машины, созданной впервые Томасом Севери в г. Эволюция машины Уатта также отмечена серией изобретений, предложенных людьми, которые очень мало знали научные основы, лежавшие в основе их изобретений. Они ничего не знали о молекулярном строении, количественных отношениях между температурой и давлением, теории теплообмена и многом другом. Современные инженеры знакомы со строением вещества, электромагнитными явлениями, взаимодействием химических элементов, законами движения и многим другим. Многие законы физики, которых не знал Уатт, создавая свою паровую машину, сейчас известны учащимся средней школы. Глубокое понимание законов природы привело к значительным переменам в инженерном деле. Задачи, которые решает современный инженер, часто те же, что и классические, но использование науки при решении задач сейчас настолько широко, что одной из главных особенностей современного инженера стал личный подход к решению инженерных задач. Инженеру по-прежнему необходимы изобретательность, собственное мнение и интуиция. То, что создали инженеры, колоссально влияет на ход истории: Роль инженерного дела в формировании современной цивилизации так велика, что последняя без него немыслима. Попробуйте представить себе, что случится, если все генераторы, насосы, моторы, транспорт и другие инженерные сооружения вдруг перестанут работать. Мы считаем само собой разумеющимся, что нас снабжают продуктами питания, водой, теплом, электроэнергией, средствами связи и транспорта. Мы используем многочисленные службы, созданные инженерами, облегчающие нашу повседневную жизнь, приобретаем продукты, изготовляемые предприятиями пищевой промышленности и доставляемые магазинами. Инженерное дело имеет огромное значение и в деле национальной безопасности. Военное превосходство уже не состоит в обучении населения военному делу и накоплении оружия всех видов. Теперь это соревнование техники. Преимущество на стороне той нации, которая идет на шаг впереди в разработке новых видов оружия. Это преимущество в огромной мере зависит от уровня развития инженерного дела. При разработке планов обороны страны обращают особое внимание на инженерные ресурсы нации, потому что безопасность нации и ее инженерный уровень идут рука об руку. Очень велико влияние инженерного дела и на благосостояние населения. Экономическая деятельность способствует улучшению старых товаров и производству новых, например, вычислительных машин, являющихся основой всей современной промышленности. Улучшение методов производства и распределения позволяет сделать товары доступными широким слоям населения. Для того чтобы применить научное открытие в повседневной жизни, инженеры должны использовать это открытие в устройстве, практически и экономически выгодном для общества, изыскать способ экономичного производства этого устройства и, наконец, предложить способы его применения для удовлетворения разнообразных нужд людей. Общество нуждается в инженерах, которые находят способы прикладного применения достижений науки. После того как открытие сделано, инженеры работают над созданием устройств, использующих практические возможности этого открытия. Благодаря деятельности инженеров человечество получает пользу от научных исследований. Работу ученого и инженера отличают повседневная деятельность каждого и конечный результат их работы знания одного и проект прибора, сооружения или совершенствования технологического процесса другого. Наука — область знаний, объясняющих человеку явления природы и взаимосвязь между ними, например, материя—энергия—жизнь. Ученые стремятся расширить эти знания. Они трудятся для того, чтобы изучать, объяснять и классифицировать явления природы. В поисках новых знаний ученый принимает участие в исследованиях и уделяет большую часть своего времени следующим видам деятельности:. Основное стремление ученого — расширить познания людей. Инженер, наоборот, стремится создать реальный прибор, устройство или разработать процесс, полезный людям. Искусственные спутники Земли, служащие для предсказания погоды, радиотелескоп, электрокардиограф, атомная электростанция, замечательные электронные вычислительные машины, ракеты и самолеты, летящие со сверхзвуковой скоростью — все это результаты инженерной деятельности. Инженер созидает все это в процессе работы, называемой проектированием в отличие от ученого, главная задача которого — исследования. Процесс проектирования составляет саму суть инженерного дела и детально описан в последующих разделах. Проектируя тот или иной прибор, инженер заботится о полезности, экономической целесообразности, безопасности, технологичности его творения. Ученый стремится к признанию его теории, повторяемости результатов экспериментов и к тому, чтобы его открытия повышали значимость исследований природы. Кэрмен очень красноречиво описал это различие, сказав: Так, например, сформулировав принципы электромагнитной индукции, Фарадей как ученый внес огромный вклад в науку. Применили же его достижение инженеры, создав генераторы электрического тока. Когда в г. Инженеры же вместе с учеными применили это открытие для создания ядерных реакторов. Сказанное отнюдь не означает, что лица, занимающиеся в основном наукой, никогда не решают инженерных задач, точно так же как инженеры не выполняют никаких исследований в поисках решения поставленных перед ними задач. Главное, что различает ученого и инженера, — это то, над чем они работают, и конечный результат их работы. Напомним, что, разрабатывая практические способы опреснения морской воды, инженеры участвовали в исследованиях, чтобы приобрести дополнительные знания об основных процессах, происходящих при опреснении воды. Однако они занимались исследованиями только потому, что это было необходимо для решения стоявшей перед ними задачи. Главной же их целью было создание экономически целесообразного процесса. Возвращаясь на Землю, космический корабль подвергается в плотных слоях атмосферы интенсивному нагреву, при котором плавится любой известный металл. Поэтому перед инженерами, участвовавшими в разработке конструкции космического корабля, стояла задача найти материал для оболочки корабля, способный выдержать такой нагрев. Результатом их исследований был вклад в общую теорию поведения пластических материалов при интенсивном нагреве. Однако эти знания стали побочным продуктом, полученным в результате труда инженеров над созданием космического корабля, способного успешно возвращаться на Землю. Краткое описание инженерного дела как сферы деятельности инженера, требующей определенных знаний и мастерства при создании приборов, устройств и разработке технологических процессов, иллюстрирует рисунок 1. Практически существует много инженерных специальностей, определяемых той областью знаний, которая необходима инженеру для решения основных задач. Так, например, инженер не может быть одинаково компетентным в конструировании мостов и телевизионной аппаратуры, реактивных двигателей и токарных станков. Ниже перечислен ряд специальностей инженеров. Среди авиаинженеров могут быть конструкторы самолетов, авиационных двигателей и систем управления ими. К инженерной авиаспециальности надо причислять создателей аппаратов, летающих как в атмосфере Земли, так и вне ее. Инженеры-химики разрабатывают способы химического превращения материалов, выделения бензинов из нефти крекинг-процесс. Кроме того, инженеры-химики разрабатывают технологию производства пластических материалов, цемента, масел, резины, взрывчатых веществ, красителей и пр. Инженеры-строители участвуют в проектировании и строительстве основных гражданских сооружений — шоссе, мостов, плотин, каналов, систем водоснабжения, канализации, аэропортов, причалов и зданий различного назначения. Инженеры-электрики разрабатывают способы получения, преобразования и применения электрической энергии. Они конструируют электродвигатели, генераторы тока, линии электропередачи, средства связи и многие другие приборы, аппараты и системы. Инженеры, специализирующиеся в отдельных отраслях промышленности, создают способы физического превращения материалов в другие виды. В качестве примера таких способов превращения можно назвать автомобильные заводы, заводы сельскохозяйственных машин, типографии, заводы по производству управляемых снарядов, текстильные фабрики, судостроительные верфи. Инженеры-механики создают системы преобразующие энергию для совершения полезной механической работы. К таким системам относятся двигатели, турбины, а также механизмы для преобразования одних видов движения в другие. Так, двигатель внутреннего сгорания превращает потенциальную энергию топлива в энергию движения поршня. Механизм, состоящий из коленчатого вала, коробки скоростей, карданного вала и колес, преобразует движение поршней в движение автомобиля. Инженеры-металлурги — создатели способов выплавки и обработки металлов. Они разрабатывают способы выплавки металлов из руд и изменения их физических и химических свойств например, процесс штамповки алюминия с вытяжкой или процесс упрочнения стали. Существуют многие другие специальности инженеров. Несмотря на различные специальности, основная задача всех инженеров одинакова — создавать системы, преобразующие материалы, энергию, информацию в более полезную форму. Для всех инженерных специальностей нужно владеть основными приемами работы и иметь профессиональные познания. Игрушечный поезд, глобус, статуэтка, модель, модель молекулярного строения какого-либо вещества, модель самолета — все это трехмерные изображения, или модели, реальных вещей, окружающих нас. Перечисленные сооружения имеют и двухмерные изображения — фотографии, эскизы, карты и план. Поскольку эти двух- или трехмерные изображения имеют физическое сходство с изображаемыми сооружениями, их называют наглядными изображениями. Наглядные модели служат для того, чтобы создать четкий зрительный образ предмета, понять как он будет выглядеть после сборки согласно чертежам. Двухмерные наглядные изображения, например, карта, эскиз, фотография, чертеж сооружения в разрезе, — удобное средство информации. Схема может изображать какой-либо реальный процесс, не имеющий физического сходства с ней. В каждом случае положение линий и условных обозначений отражает положение оборудования и движение реального продукта. В своей работе инженер широко использует схематический метод представления, чтобы связать различные системы аппараты, установки, комплексы, приборы и их действия. В общем случае график показывает зависимость одной величины, например, скорости, тока, от другой, например, температуры, времени или давления. Подобные графики помогают инженеру представить себе поведение проектируемого процесса в тех или иных условиях. Применяя систему правил и условий, принятых в математике, и используя обозначения, принятые для представления физических явлений и их взаимодействий, можно составить математическое выражение, позволяющее предсказать многие физические явления, определить, как будут протекать процессы, вести себя при определенных условиях механизмы конструкции. Математика дает инженеру мощный аппарат, например, гиперболические, параболические и экспоненциальные функции и пр. Одной из целей обучения инженера математике является создание у него своего рода склада часто применяемых символических представлений, а также дисциплины мышления, которую дает изучение математики. При огромной полезности и утилитарности математики как средства предсказания, обобщения и размышлений не приходится удивляться тому большому вниманию, которое уделяется математике в инженерном образовании. Как уже говорилось, наглядное представление очень полезно для оценки результатов проектирования за чертежной доской. Предсказание с помощью эксперимента на модели реального объекта называется моделированием. Оно позволяет инженеру оценить возможные варианты конструкций в безопасных условиях. Едва ли можно строить каждую систему из числа тех, которые инженер разрабатывает в процессе проектирования, например, химического завода, и экспериментировать с ними, чтобы определить лучший вариант. В этих случаях инженер экспериментирует с объектами, имеющими отдаленное сходство с реальными проектируемыми устройствами или же вообще не имеющими сходства с ними. Таким образом, в аналоговых моделях используется некоторая среда, ведущая себя аналогично реальному явлению. В основном цифровое моделирование представляет собой серию последовательных цифровых выкладок по определенным правилам, приводящую к тому или иному решению. Это позволяет выполнять операции на ЭВМ, так как ручные вычисления очень трудоемки. Применение ЭВМ для цифрового моделирования весьма популярно в инженерной практике. В большинстве цифровых моделирующих систем учитывается фактор случайности. Таким образом, аналоговые и цифровые модели в очень короткий промежуток времени могут синтезировать опыт, который мог бы потребовать годы человеческого труда. Важность и общность моделей не всегда становятся сразу же очевидными. В любом случае модель — это подобие реального объекта или процесса, описывающее структуру и поведение его в реальных условиях. Очень большая роль уделяется моделям при обучении инженеров. Курс черчения учит инженера готовить наглядные диаграммы и графические модели и читать их. Курс математики дает возможность научиться обращаться с различными символами и применять на практике такую систему моделирования. При обучении естественным наукам студентов также знакомят с моделями различных структур и их поведением в природе. Обучение во втузе знакомит будущих инженеров с различными моделями и учит их, как и где использовать эти модели при решении инженерных задач. Модель облегчает понимание работы системы, устройства и явления, которые с первого взгляда трудно понять. Сложность электронных цепей, производственных систем, химических процессов и механизмов требует графического или какого-либо другого типа моделирования для понимания их действия. Наглядные схематические и графические модели особенно полезны тогда, когда требуется составить себе общее компактное и упрощенное представление о процессе. Таким образом, инженер часто изображает физические явления в виде диаграмм, графиков или математических формул и думает этими категориями, пользуясь ими при анализе того или иного события. Важной целью инженерного образования является научить инженеров пользоваться такими абстрактным категориями. Модели как средство общения. Модели облегчают понимание устройства и работы инженерного сооружения особенно тем людям, которые должны разрабатывать, строить, использовать и ремонтировать это сооружение. Наглядные чертежи и графики , словесные и математические модели широко используются как средства передачи информации. Поэтому большинство таких моделей, как схемы, чертежи, графики, широко используется для обучения. Математическая модель состояния идеального газа предназначена для определения объема, занимаемого газом. При выводе этого уравнения были приняты некоторые предположения в поведении молекул, не соответствующие реальному газу. Однако, пользуясь этой моделью, можно предсказать поведение почти всех газов, за исключением газов высокой плотности. Введение упрощений и предположений позволяет упростить решение задачи. В тех случаях, когда задачи не удается упростить, отбросив некоторые усложняющие факторы, оказывается невозможным применять математику или другие типы моделирования. Более того, во многих практических случаях, если принятые упрощающие предположения не соответствуют реальному положению вещей, они, тем не менее, не увеличивают ошибки предсказания и не исключают применение модели. Таким образом, для упрощения процесса разработки модели необходимо применять упрощающие предложения. Очень важным свойством квалифицированного инженера является его умение вводить такие упрощающие предположения. Способность упростить задачу без риска и незначительно увеличить возможность ошибки — большое искусство, которое приходит к инженеру вместе с опытом. Способность инженера выгодно использовать технику моделирования для обдумывания решений, передачи информации, предсказаний, тренировок, управления и других целей чрезвычайно важна, так как она дает ему возможность приобрести опыт и мастерство в разработке и оценке моделей. Понятие оптимума чрезвычайно важно в инженерном деле, так как почти каждая инженерная задача имеет оптимальное решение. Понятие оптимума применимо к работе инженера, так же как и к его решениям. Так, например, существует оптимальное количество времени, которое следует уделить той или иной задаче, и оптимальная степень точности, с которой нужно изготовить модель. В последнем случае, поскольку дополнительные усилия направлены на улучшение связи между результатом, предсказанным моделью, и действительным результатом, становится значительно труднее применять улучшенную модель. Общую связь между тем, как близко модель соответствует реальной жизни, и затратами на осуществление такой связи показывает кривая А на рисунке 1. По мере того как стоимость разработки модели возрастает из-за дополнительных затрат на повышение точности, другие важные затраты уменьшаются кривая В. Эта кривая показывает, как дорого стоят ошибки при использовании моделей. Для определения наилучшей с экономической точки зрения точности модели нужно воспользоваться обоими графиками, приведенными на рисунке: Оптимальной при этом является точка С. Таким образом, понятие оптимума касается многих аспектов инженерной работы. Оно руководит многими действиями инженера, диктует решения и является доминирующим, как в самом решении, так и в способе его достижения. Оптимизация — процесс поиска оптимального решения или оптимальных условий. Фокусировка бинокля — вот простейший пример оптимизации. В большинстве инженерных задач этот процесс гораздо сложнее, главным образом, потому, что при этом существуют не два, а много противоречивых критериев. Инженерная практика изобилует такими положениями, когда нужно найти компромисс между противоречивыми критериями. Однако обычно в противоречие вступают не два, а много критериев. Рассмотрим, к примеру, задачу разработки машины для сбора цитрусовых плодов. Инженер должен принять во внимание следующие специфические критерии: Причем при улучшении одного показателя ухудшается другой. Прежде чем искать компромисс, инженер должен решить, что ему важнее. Если, например, инженер повысит безопасность машины, то скорость сбора неизбежно уменьшится и возрастет стоимость конструкции. Если же уменьшить процент порчи плодов, то автоматически уменьшится скорость сборки и увеличится стоимость конструкции. Чтобы добиться наилучшего компромисса между скоростью сбора плодов и процентом порчи, инженер должен установить зависимость между этими двумя критериями. Так, размышляя, инженер выясняет, какой же должна быть скорость, чтобы было оптимальным соотношение между двумя этими критериями. Инженер не сумеет достичь компромисса между несколькими критериями, не оценив сравнительной важности каждого из них, что, к сожалению, сделать не так легко. В инженерной работе бывает трудно совершить эту оценку еще и потому, что инженер должен также предвидеть то, как оценят тот или иной критерий потребители. Сравнительная оценка наиболее сложна при разработке систем, связанных с риском для человека. К сожалению, не существует прямого пути нахождения оптимального решения задачи. В большинстве случаев инженер должен полагаться на несколько методов нахождения оптимума, сочетание которых позволяет ему переходить от одной ситуации к другой. Оптимум — основная и чрезвычайно важная цель, к которой стремится инженер в своей работе. Он ищет оптимальное решение и старается применить его. Хотя оптимальное решение почти всегда — цель инженера, она, однако, не всегда достижима. Существует много задач, настолько сложных, что найти оптимальные решения за период времени, отведенный на разработку, не представляется возможным. Во многих случаях время, необходимое для нахождения оптимального решения, больше, чем время жизни самой задачи. Существует много других задач, ждущих, когда инженеры обратят на них внимание, и часто инженер принесет больше пользы, переключившись на решение новой задачи, чем продолжая поиски оптимального решения старой. Определить задачу — это значит почти решить ее. Инженер, решающий задачу, должен вникнуть в суть существующих решений для того, чтобы понять истинную природу задачи. Это требует знания основных характеристик задачи, настойчивости и, вероятно, большего времени, чем мы склонны уделять этой важной фазе решения. За определением задачи следуют поиски возможных решений. Эта фаза решения задачи требует наведения справок, поисков, исследований и другой деятельности, чтобы сформулировать решения имеющейся задачи, стоящие внимания. Третий этап в методике решения инженерных задач — процесс принятия решения. Большинство найденных решений неодинаково, и их нужно оценить для определения предпочтительного решения. Это происходит в процессе отбора, основанного на известных критериях, в результате которого находят предпочтительное решение. Предпочтительна следующая последовательность в решении типовой инженерной задачи:. Описанный процесс называется процессом проектирования. Процесс проектирования начинается с определения задачи в общих чертах, а уже затем следует уточнение деталей. Это делается для того, чтобы предостеречь инженеров от внимания к деталям до ознакомления со всей задачей в целом. На этом этапе инженер применяет свои знания, квалификацию и интуицию при создании приборов устройств и технологических процессов. Что бы инженер не создавал, будь это ядерный реактор, искусственный спутник, плотина, техническая машина, завод по обработке пищевых продуктов или механическое приспособление, — все это он создает последовательно, проходя основные стадии процесса проектирования. Первое, что нужно сделать при формулировании задачи — это определить ее в общих чертах и решить, стоит ли ею вообще заниматься. Общая тенденция при решении задачи — сразу же начать обдумывать возможные улучшения существующего решения если оно, конечно, есть. Инженер, начинающий решать конкретную задачу, сразу же начнет интересоваться различным оборудованием, новыми приспособлениями на отдельных этапах производства, лучшими способами проведения того или иного процесса и др. Но это как раз то, чего не нужно делать при знакомстве с задачей, так как такой подход только усложнит процесс нахождения решения. Однако эта деятельность принесет большую пользу на дальнейших этапах. Поступая описанным образом, инженер отрабатывает решение задачи, которую ему не удалось определить. Такая практика едва ли приемлема для нахождения эффективного решения задачи. Кроме того, не определив задачу, инженер может искать решение вовсе не той задачи или же его решение будет плохим. Инженер должен стараться сделать свою формулировку настолько общей, насколько позволяет важность задачи. Нарушение этого правила может быть причиной того, что целая область выгодных решений будет исключена из рассмотрения. Широкий подход к задаче гораздо чаще позволяет достичь оптимального решения. Отличительной чертой настоящего инженера является выбор решения, основанного на широком рассмотрении проблемы и умении настоять на принятом решении, если оно отвечает интересам заказчика. Ловушки в начале процесса проектирования. Нечасто инженеру приходится задумываться о ловушках на его пути. Он должен определить, что действительно представляет собой задача. Сделать это часто бывает трудно, так как существо задачи скрыто за большим количеством не относящейся к делу информации, применяемыми решениями, сбивающими с толку, бесполезными мнениями. Этому не способствует и то, что в вузах перед студентами ставят задачи в нереально чистом виде, и студенты не привыкают и не имеют опыта распознавания задач. Одну из ловушек называют фиктивной задачей, то есть задачей, в решении которой нет нужды. Инженер, проектирующий производственную операцию, которая может быть полностью исключена, решает фиктивную задачу. Другая распространенная ловушка возникает из-за тенденции путать задачу с решением. Общепринятое решение задачи — это не сама задача. Отход от традиционного узкого рассмотрения задачи часто неожиданно приводит к значительному улучшению решения. Прежде, чем решать задачу, инженер должен располагать надежной информацией об ожидаемых вариациях входа и выхода. Чтобы удовлетворительно решить поставленную задачу, необходимо знать значительно больше о входе и выходе. Сбор этой информации — главное в анализе задачи. На этом этапе проектирования определяются все относящиеся к делу качественные и количественные характеристики состояний входа и выхода. Только несколько характеристик входа и выхода могут оставаться неизменными при работе проектируемого устройства в течение долгого времени. Существуют средние показатели работы отдельных машин, узлов процесса скорость, мощность двигателя и т. Другая важная функция анализа задачи состоит в определении ограничений решения. Если вход и выход определены, то это автоматически определяет неизбежную характеристику всех приемлемых решений. Этот тип ограничений обычно может быть выделен дедуктивно. Существует и другой тип ограничений — установленные ограничения. Инженер обычно изучает ограничения такого типа через контакты с исполнителями, потребителями, заказчиками и пр. Некоторые налагаемые ограничения не могут быть приняты во внимание. Наивно полагать, что все налагаемые ограничения, приводящие якобы к оптимальному решению, должны быть приняты беспрекословно. Большинство решений, принятых администрацией, инженерами и другими специалистами, только приближается к оптимальным. Невозможность прийти к оптимальному решению объясняется такими факторами, как элемент случайности в нахождении решения, сравнительно короткие сроки, отводимые на принятие решения, влияние готовых решений, сложности и последствия, которые невозможно предвидеть, выделена ли задача в самостоятельную проблему и тот факт, что многие решения являются совсем необъективными, нерациональными, небеспристрастными. Недопустимо также, чтобы инженер считал все решения, принятые до него, ограничениями. Многие новшества обязаны своим существованием инженеру, который не принял автоматически все ограничения как установленные однажды и навеки. Рассмотрим простую задачу, в которой требуется соединить девять точек четырьмя прямыми линиями, не отрывая карандаша от бумаги. Некоторые не могут решить эту задачу, а другим требуется довольно много времени на ее решение. А все потому, что они неоправданно и, вероятно, не подозревая об этом, исключают возможность существования линий вне квадрата, образованного точками. Они считают, что проводить линии вне квадрата запрещено, хотя о таком ограничении не упоминалось в условии. Это неоправданное и нежелательное исключение равноправных решений является ложным ограничением. В большинстве случаев ложное ограничение выражено неявно. Большинство людей поразительно легко поддаются ложным ограничениям. Из-за этой склонности и потому, что ложные ограничения влекут за собой и недостойные внимания решения, вполне оправданы особые усилия для устранения таких ограничений. Наиболее эффективный способ избежать их — это, по-видимому, тщательные формулировка и анализ задачи. Критерий или критерии, которыми будут пользоваться при нахождении наилучшего решения, должны быть определены в процессе анализа задачи. Предположим, что отличительной чертой нового ружья должно быть его высокое качество. Так как качеству ружья уделяется особое внимание, разработчик подбирает другие материалы, механизмы, и пр. Главный критерий оказывает воздействие на разработчика при выборе решения, поэтому критерий должен быть известен прежде, чем начались поиски решения. Очень важно как можно точнее определить применение решения еще в процессе анализа задачи, так как знание этого помогает инженеру направить поиски решения в наиболее выгодную область. Эта информация также необходима инженеру для принятия разумного решения о времени, требуемом ему для проектирования. Если реку нужно пересекать только изредка в данном месте, то решение задачи — мост, по-видимому, не обеспечивает минимальную стоимость проект плюс строительство плюс стоимость переправы. С другой стороны, если миллионам людей необходимо в данном месте пересекать реку в течение определенного времени, лодка также не окажется предпочтительным решением, хотя она и удовлетворяет критерию минимальной стоимости. Количество переходов из одного состояния в другое состояние здесь становится главным независимо от общей стоимости. Поиски возможных решений — творческий этап в процессе проектирования. Век великих изобретателей, например, таких как Эдисон, возможно, прошел, но нужда в них осталась. Запас специальных технических и научных знаний инженера является источником многих возможных решений, но он должен также полагаться на изобретательность для решения многих уникальных задач, для которых общие принципы еще не определены. На этом этапе инженеру придется хорошенько покопаться в литературе, поразмыслить самому, ознакомиться с существующей практикой и многими другими потенциальными источниками решений. Результатами будут, главным образом, частичные решения, касающиеся одного или нескольких шагов на пути к общему решению. Так, например, поиски инженера, занимающегося разработкой стиральной машины, приведут к тому, что он найдет несколько методов стирки вода и моющее средство, вращение, стиральное движение, низкочастотная вибрация, ультразвук , а также различные механизмы выдержки времени, разные способы получения механического движения при питании агрегата от сети переменного тока, различные способы загрузки и разгрузки, формы, размеры, материалы и пр. На этом этапе процесса проектирования инженер должен оценить каждое решение, отбросить негодные и в конечном счете синтезировать полное решение, представляющее собой комбинацию частичных решений. Обычно главным средством нахождения решения являются собственные идеи инженера. Поэтому основной составляющей частью его успеха при проектировании является изобретательность, то есть количество, ценность и разнообразие его идей. Основные составляющие изобретательности человека следующие:. Мысль идея — такое сочетание двух или более частиц знаний, которое является новым для создавшего это сочетание человека. Человек должен овладеть этими частицами знания; идеи не рождаются из ничего. Изобретательность инженера в значительной степени зависит от используемого им метода и затрачиваемых усилий. Поэтому человек, обладающий так называемыми низкими способностями к изобретательству, может компенсировать этот дефект, приложив больше усилий и применив более эффективный метод. Модель процесса порождения идей. Для описания процесса поиска решения задачи представим пространство решений рисунок 1. Все кресты на рисунке — это точки в пространстве решений, каждая из которых является решением вашей задачи. Чем больше расстояния между точками, тем больше отличаются решения одно от другого. Соседние точки соответствуют подобным решениям. Желательно, чтобы инженер, начав поиски в какой-нибудь точке, равномерно двигался от одного решения к другому, пока не будет найдено безупречное решение. Очень часто инженер начинает поиски с существующего решения точка Р и движется от одной точки к другой так, как показано стрелками. При этом шаги между крестами сравнительно невелики и мысли теснятся в основном вокруг уже известных решений. В пространстве решений существуют границы, в пределах которых инженер выбирает решение. На рисунке показаны три типа таких границ. Некоторые решения при этом находятся вне ограниченной области. Идеи зависят от его способностей, а они ограничены. Существует объяснение тесноты мыслей, иллюстрируемой рисунком. Во-первых, инженер, возможно, не прилагал достаточных усилий. Во-вторых, это может быть также результатом того, что инженер ищет модификацию имеющегося решения, а не продумывает все разнообразие принципиально различных решений проблемы. Близкое знакомство с готовыми решениями душит созидательную мысль. Другой фактор, порождающий топтание на месте, — это естественная тенденция быть консервативным, вызванная подсознательным предположением, что крупное изменение в решении нежелательно. Существуют два основных пути для повышения собственной изобретательности при решении специальной задачи. Во-первых, получение максимального числа разнообразных решений, из которых инженер может выбирать, наметив себе границы. Для того, чтобы сделать это, ему нужно: Конечно, инженер должен быть хорошо знаком с теоретическими и практическими основами предмета. В добавление к этому инженеру следует приобрести дополнительные знания, касающиеся конкретной задачи, просмотрев литературу по данному вопросу. Во-вторых, создавая максимально большой район поисков решения, инженер должен полностью воспользоваться тем, что ему доступно, чтобы наиболее эффективно определить эту область. Для того, чтобы избежать элемента случайности, существует три метода: Предшествующие замечания говорят о том, как может инженер сам себе помочь в решении задачи. Существует много способов, направленных на улучшение изобретательности инженера, такие, как идти в ногу с достижениями науки и техники и знакомство с богатой литературой, посвященной вопросам творчества. Среди многих возможных решений инженерной задачи обычно есть сравнительно сложные и более простые, но менее эффективные. Простые идеи обычно наиболее экономичны в производстве при использовании и текущем ремонте, а также наиболее надежны в работе. А с точки зрения профессиональной гордости, решение, являющееся резким контрастом предыдущему, конечно, более всего приятно инженеру. По этим причинам хороший инженер не успокоится, пока максимально не упростит механизмы, передачи, производственный процесс, обслуживание и ремонт своего детища. Простота многих инженерных решений скрывает от непосвященного то, как много знаний, умений и усилий пришлось применить инженеру. На этом этапе основное внимание уделяется пристрастному рассмотрению решения. Итогом является появление рекомендованного решения. По окончании поисков необходимо отбросить ненужные решения, в результате чего будет достигнуто оптимальное решение. Поэтому за процессом расширения логически следует процесс сокращения. Процесс принятия решения простирается от тщательнейших и исчерпывающих оценок, включающих массу измерений, исследований, предсказаний и сравнений, до беглых простых неофициальных суждений. Однако, хотя некоторые специфические особенности не повторяются, все же в большинстве случаев прежде, чем принять разумное решение, инженер должен предпринять четыре шага: Главным критерием многих инженерных задач является окупаемость, то есть прибыль от использования решения должна превышать расходы на его реализацию. Имеют значение именно расходы или польза от предполагаемого решения. Это, например, ожидаемый доход и стоимость разработки или реконструкции производства и распределения определенного вида продукции. Инженер редко описывает пользу, предполагаемую от внедрения своего предложения, не сказав, какой ценой будет достигнута эта польза. Окупаемость изделия зависит также от того, как выполняются такие подкритерии, как количество потребляемой энергии, требуемое обслуживание, надежность и безопасность. Основная задача, стоящая перед инженером, — правильно предсказать то, как будут выполняться определенные критерии в том случае, если будет принято какое-то из возможных решений. Для этого инженер использует мнения других, экспериментирует с прототипами, математическими моделями, применяет наглядное, аналоговое и цифровое моделирование. Во многих случаях эти предсказания должны, если возможно, отражать финансовую сторону вопроса. Для того, чтобы сделать разумный выбор, нужно сравнить возможные решения с точки зрения выполнения заданных критериев. Если возможны денежные оценки, то полученные цифры сопоставляют так, чтобы можно было провести осмысленное сравнение решений. Один из способов провести такое сравнение — подсчитать, как быстро будут возвращены вложенные деньги. После того как инженер отобрал нужное решение, физические параметры и характеристики решения должны быть точно определены, с тем, чтобы люди, которые будут заниматься его созданием, и те, кто будет ответственен за работу и ремонт, могли хорошо выполнить свои функции. Тот факт, что, помимо инженера, и другие люди будут строить его детище, налаживать и обслуживать его, придает особую важность тщательной подготовке документации прибора. Одно из средств передачи данных о предполагаемом приборе, конструкции или процессе — это его инженерные чертежи. Эти тщательно приготовленные, раздеталированные, с проставленными размерами чертежи являются основным документом, описывающим решение инженерной задачи. Другой способ описания — инженерный доклад, в который, помимо прочих аспектов, входят необходимость предлагаемого решения, само решение, обоснование его выбора. Третий возможный способ — трехмерная наглядная модель предлагаемого решения. Она обычно оказывает большую помощь и приветствуется людьми, пытающимися представить облик устройства и его работу, основываясь только на чертежах. Такого рода модели помогают склонить на свою сторону заказчика, исполнителей, общественность. Все этапы работы по проектированию так или иначе связаны с информацией. На этапе определения задачи информацию собирают и обрабатывают, на творческом этапе ее создают. На других этапах также происходят сбор, обработка, создание, отбор, оценка и передача информации. Очевидно, многое из этого закрепляется в уме у инженера. Часто эта деятельность физически проявляется очень слабо до тех пор, пока не появятся чертежи, доклады и модели. Абстрактность — одна из главнейших характеристик процесса. Работа инженера редко заканчивается спецификацией решения. Часто в его обязанности входит завоевание признания его работы, наблюдение за ее внедрением и применением, контроль и оценка работы спроектированного устройства, а также принятие решения или помощь в принятии решения , когда целесообразно выполнить модернизацию. Какие качества должен иметь человек, желающий стать инженером? Это фактические знания, которые он приобрел; мастерство, которым он обладает, наличие собственной точки зрения и постоянное стремление к повышению квалификации. Первейшая задача инженерного образования состоит в том, чтобы развить в студенте эти четыре составляющих. Если студент поймет, что ему как будущему инженеру необходимы эти свойства характера, то эффективность обучения значительно возрастет. Применяя знания, инженер использует также свои математические способности и умение чертить. В процессе проектирования технологической системы инженер использует все свои знания, мастерство и опыт см. Он участвует в определении круга решаемых задач, выработке технических требований, применяет свои знания и изобретательность, чтобы обдумать различные варианты возможных решений, предсказать результаты, которые могут дать эти варианты решений, выбрать окончательный вариант и обосновать его. Мастерство, с каким будут проведены этапы всей этой работы, наиболее важно в деятельности инженера. Успех проекта в большой степени зависит от изобретательности инженера, потому что проектирование — в основном творческий процесс. Проектируя конкретную технологическую систему, инженер рассматривает различные варианты решения, причем большинство он анализирует на моделях, блок-схемах и в прикидочных расчетах, потому что экономически нецелесообразно испытывать в реальных условиях каждый вариант. Таким образом, для того чтобы найти наилучшее решение задачи, инженер вынужден прибегать к моделированию и математическому анализу, использовать свой опыт и квалификацию — именно такой методикой очень часто пользуются инженеры. Математика позволяет анализировать конкретные величины на отдельных этапах проектирования. С ее помощью можно предсказать поведение металлов, электричества, газов и т. Вот почему инженеру необходимо хорошо владеть этим универсальным оружием. Другим мощным оружием инженера при выборе наилучшего решения задачи является моделирование. Моделирование — это экспериментирование, но не с реальными объектами, а с их моделями. Испытание модели самолета в аэродинамической трубе — пример моделирования. Инженер, разрабатывающий технологию получения какого-либо продукта, широко применяет методы моделирования. При помощи моделей процессов и аппаратов на каждой стадии производства можно испытать различные способы ее проведения, системы регулирования и выбрать из них наилучшую, не касаясь промышленного производства. Инженер должен так поставить эксперимент, чтобы получить максимум надежной информации при минимуме времени и затрат. При экспериментировании, как и на многих других этапах работы, инженеру приходится проводить много измерений. От мастерства инженера при экспериментировании и измерениях зависит ценность его заключений по результатам наблюдений. Даже наблюдая очень простые явления, квалифицированный инженер не станет спешить с выводами. Ведь выводы приходится делать на основании сравнительно небольшого количества наблюдений, измерений, когда на результат влияют случайные величины. Вот почему большое значение при обучении инженеров придают изучению причин ошибок, возможных при ограниченном числе измерений из-за влияния случайных величин, а также важности тщательной проверки на первый взгляд очевидных заключений. Статистические методы анализа дают инженерам способы объективной обработки измерений и результатов экспериментов. Главнейшими задачами инженерного образования являются: Недаром почти все лекции, читаемые во втузах, преследуют цель развить у студента способность к логическому мышлению. Инженер должен не только хорошо владеть словом, но и уметь выразить свою мысль математически и графически. Графическое мастерство — это способность представить информацию в виде рисунков, эскизов, графиков. Для того чтобы будущие инженеры овладели мастерством, они изучают в вузе технику инженерного черчения. Областью профессиональной деятельности выпускника являются такие ее виды, как:. Объектами профессиональной деятельности выпускника являются:. В зависимости от вида профессиональной деятельности выпускник может быть подготовлен к решению таких профессиональных задач, как:. Инженерное дело — это решение инженерных задач. Задача часто возникает тогда, когда нужно перейти от одного физического состояния продукта к другому, например, от муки к хлебу. У любой задачи есть начальные условия, которые называют начальным состоянием системы, или входом, а то состояние, которого нужно достичь, называют конечным состоянием, или выходом. Некоторые задачи в таком представлении могут выглядеть следующим образом: Большинство задач такого рода имеет огромное число решений, то есть различных способов перехода из одного состояния в другое. Конечно, не все эти варианты следует принимать к рассмотрению, но тем не менее они существуют. Собственно говоря, если нет различных способов достижения требуемого результата, то нет инженерной задачи. Инженерная задача — это нечто большее, чем нахождение одного решения; она требует нахождения предпочтительного метода достижения желаемого результата. Так, например, для большинства производственников небезразличны цена, производительность, степень безопасности, надежность механизмов. Основной признак, по которому одно решение выбирается из многих возможных, называется крите-рием. При переходе начального состояния в конечное часто существуют определенные средства, применение которых неизбежно, потому что они определены теми, с чьим авторитетом инженер должен считаться. Допустим, например, что при получении хлеба нужна печь, а не электрическая плитка. Средства, которые должны быть обязательно применены при решении задачи, называются ограничениями. Таким образом, задача существует тогда, когда требуется перейти от одного состояния к другому, если существует более чем одно возможное решение и если все возможные решения не очевидны. Инженерная задача — законченная единица инженерной деятельности. Конструкторская задача имеет место в том случае, если пути достижения конечного состояния в принципе ясны, и требуется проектирование изделия, технологии, системы мер. Изобретательская задача имеет место в том случае, если конструкторская задача не имеет удовлетворительного решения, и требуется сотворить новый принцип достижения конечного состояния. Задача проектирования — сложная комплексная задача, являющаяся совокупностью конструкторских задач, в которую могут иногда входить отдельные изобретательские задачи. Задача изготовления — сложная комплексная задача, являющаяся совокупностью конструкторских задач и, возможно, изобретательских последнее говорит о непроработанности этапа постановки на производство. Задача эксплуатации — комплексная задача, выражающая комплексный подход к потреблению конечного результата как выражению задач изобретения и проектирования. Задача ликвидации — сложная комплексная задача, являющаяся совокупностью конструкторских задач и, возможно, изобретательских. Прямыми инженерными задачами являются конструкторские и изобретательские задачи стадий жизненного цикла изделия. Обратные задачи — по выделению нежелательных эффектов НЭ на разных стадиях жизненного цикла технической системы ТС делятся на три группы:. Следует рассмотреть пример решения инженерной задачи в повседневной работе инженера. После краткого описания проекта следуют комментарии наиболее важных сторон решения инженерной задачи. Электронная вычислительная машина для обработки информации. Один из инженеров компании, изготовляющей электронную радиоаппарату, разработал проект диагностической электронной вычислительной машины ЭВМ , предназначенной для помощи врачу при определении диагноза болезни. Врач, осматривая пациента, вводит результаты осмотра в ЭВМ. Машина обрабатывает поступившую информацию, сравнивая ее со сведениями, накопленными в блоке памяти, и выдает заключение. В таком заключении ЭВМ обычно указывает несколько возможных заболеваний и степень вероятности каждого из них. Так, например, получив данные о симптомах заболевания и поведения, о самом пациенте возраст, пол, вес, курит пациент или нет и пр. Эти данные ЭВМ сообщает на основе сравнения заложенных в ее блок памяти симптомов болезней большого числа пациентов со сведениями о новом больном. Эту же ЭВМ лишь с небольшими переделками можно использовать для определения неисправностей различной аппаратуры, скажем, автомобильного мотора. Перед началом разработки такой ЭВМ дирекция компании должна убедиться, что выпуск ЭВМ принесет прибыль. Поэтому инженеру, предложившему разработать и выпускать такую ЭВМ, поручают составить проект предварительных технических требований к ЭВМ, разработать ее спецификацию, составить примерную смету стоимости разработки и производства. Если после таких предварительных расчетов окажется, что ЭВМ можно разработать и начать выпуск при таких затратах, которые в конечном итоге будут возвращены компании, то инженеру поручат закончить проектирование ЭВМ. Среди других тактико-технических требований, предъявляемых к ЭВМ, может быть указана необходимость выдавать диагноз не позже, чем через 30 с после ввода данных; машина не должна занимать много места и должна питаться от электросети переменного тока. Дирекция компании может дать инженеру двухмесячный срок на составление предварительной спецификации и расчетов. С точки зрения инженера рассмотренная выше задача заключается в отыскании наиболее выгодного перехода от суммы сведений о симптомах болезни к установлению вероятности того или иного заболевания. Проектируемая ЭВМ должна удовлетворять ограничениям, то есть выдавать диагноз через 30 с, не быть громоздкой и работать от электросети переменного тока. Кроме того, машина должна быть минимальной по стоимости один критерий , отвечать вкусам будущих покупателей другой критерий. Проект ее должен быть разработан в назначенный срок — за два месяца. В процессе проектирования инженер использует свои знания и изобретательность, чтобы найти разнообразные варианты решения поставленной задачи. Одним из этих вариантов может быть использование ряда электронных приборов, установленных в кабинетах врачей. С помощью такого компактного прибора врач может передавать данные о симптомах заболевания на вход главной ЭВМ и получать от нее напечатанный диагноз. Достоинства этих двух вариантов решения очевидны, но совершенно не очевидны связанные с каждым из них затраты. Инженер обдумывает также различные способы ввода данных в ЭВМ и вывода из нее результатов, различные пути обработки данных. Сочетание этих и многих других вариантов приводит к большому числу возможных систем, причем все они могут быть реализованы, но не все в равной мере подходящими. Необходимо оценить эти варианты и прийти к одному, наилучшему решению. Проектируя ЭВМ, инженер должен работать с людьми различных специальностей. Среди них специалисты по сбыту, у которых он узнает о требованиях заказчиков. Он консультируется также с врачами и работает в тесном контакте с производственниками, чтобы определить, как наиболее целесообразно может быть построен избранный вариант машины. Инженеру понадобится также консультация со специалистами по телефонии, так как он собирается использовать телефонные линии для передачи информации, и со многими другими специалистами. Разработав проект, инженер представляет его дирекции компании со сметой производственных расходов. На первом этапе, когда для решения задачи требуется получить тот или иной результат, о ней обычно говорят в общих чертах, например, требуют разработать экономичный способ использования энергии приливов и отливов. Существует множество путей решения задачи. Группа инженеров должна рассмотреть многие из них. Конечно, их знание и опыт играют немаловажную роль, но главное, что требуется от каждого инженера, — это изобретательность. Оценивая различные возможные решения, инженер полагается на свое мнение, так как у него нет времени на исчерпывающий анализ всех возможных решений. Таким образом, главное, что характеризует инженерное искусство, — это творческий подход при рассмотрении возможных вариантов решений и собственное мнение при их оценке. При разработке проекта инженерам приходится принимать решение, так как заданные им сроки не всегда соответствуют реальным возможностям. В результате инженер должен найти наилучшее решение, не имея достаточного времени для оценки всех или большинства из них. Значение экономики в инженерном деле трудно преувеличить. Для того чтобы инженер приносил пользу обществу, изделия, изготовленные по его проектам, должны быть нужными и доступными по цене потребителю. Инженер всегда должен думать об интересах производства как с технической, так и с экономической точки зрения. Инженер должен решать задачи, которые формулируются обычно в виде общих требований к функциям, выполняемых прибором. Задача инженера — реализовать эти требования в конкретном устройстве сооружении или технологическом процессе , которое дает нужный технико-экономический эффект. Для того чтобы прийти к такому решению, инженер должен применить свои знания, изобретательность, выделяя из множества возможных вариантов решений наилучшие, оценить эти варианты с точки зрения множества неуловимых и часто противоречивых критериев. Ограниченное время не позволяет всегда дать исчерпывающее описание всех возможных решений. Вместо этого инженер вынужден полагаться на свое собственное суждение. Чрезвычайно редко можно сейчас встретить инженерную задачу, в которой экономические показатели не имеют значения. Учебный план вуза — это утвержденный Министерством образования документ, в котором устанавливается перечень подлежащих изучению курсов с указанием объема в часах, отводимого на лекции, лабораторные и практические занятия, расчетно-графические и курсовые работы. Лекция является одной из основных форм обучения и воспитания студентов. На лекциях систематически излагаются основные разделы дисциплин, рассматриваются методы решения главнейших инженерных задач, дается научный анализ изучаемым явлениям, процессам, конструкциям. Лабораторные занятия позволяют углублять и закреплять теоретические знания, получаемые студентами на лекциях, проверять экспериментально научно-теоретические положения, знакомиться с оборудованием, приборами, материалами, изучать на практике методы научных исследований. Учебные планы по многим дисциплинам предусматривают семинары, практические занятия, расчетно-графические работы, которые следуют за лекциями. Практические занятия развивают и закрепляют у студентов навыки систематической самостоятельной работы над учебным материалом, вырабатывают навыки применения теоретических знаний к решению практических задач. Наряду с перечнем курсов, изучаемых в вузе, учебный план включает также практику студентов на промышленных предприятиях. Практика на заводах сближает студента с избранной специальностью, определяет место будущей работы, способствует закреплению полученных знаний путем решения практических задач, возникающих на производстве, практического изучения технологических процессов, ознакомления с конструкциями и условиями эксплуатации машин и аппаратов. Она вводит студента в производственные условия работы и помогает овладевать основными навыками по данной специальности. В высших технических учебных заведениях страны установилась следующая система производственной практики: На старших курсах студенты проходят практику по специальности, связанную с изучением производственного процесса, оборудования, экономики и организации производства. На последнем курсе проводится практика по теме дипломного проекта, во время которой студенты овладевают навыками работы инженера на заводе или в научно-исследовательском институте и подбирают материал для дипломного проекта. Курс обучения в высшем техническом учебном заведении заканчивается большой и ответственной работой — дипломным проектом, который является проверкой знаний, полученных студентом, его творческой самостоятельности в решении инженерно-технических задач. Основной формой учета знаний студентов в высших технических учебных заведениях является экзамен и зачет. Учебными планами строго регламентируются дисциплины, по которым проводятся экзамены и зачеты, и предусматривается время на проведение зимних и весенних экзаменационных сессий. Содержание учебных планов подчинено решаемым высшими учебными заведениями задачам, решаемым высшими учебными заведениями по подготовке достойных высококвалифицированных специалистов, хорошо знающих свое дело и умеющих применять свои знания на практике. Учебный план подготовки инженеров по специальностям включает изучение фундаментальных наук, общественных и гуманитарных наук, общеинженерных и специальных дисциплин. Как правило, студенты всех инженерных специальностей в вузе, в соответствии с учебными планами, должны приобрести глубокие знания в области фундаментальных наук: Математика играет исключительно важную роль в практической деятельности инженера. Нет ни одной отрасли машиностроения, которая не пользовалась бы услугами этой древнейшей науки. Изучая математику, студенты получают знания, необходимые для успешного усвоения других курсов, для подготовки к будущей практической деятельности. Сейчас нельзя представить деятельность крупных предприятий без использования электронных вычислительных машин. Инженер должен уметь обращаться с электронной вычислительной машиной и пользоваться основными программами и редакторами применительно к овладеваемой специальности. Поэтому в учебных планах инженерных специальностей имеются соответствующие курсы дисциплин. Важное значение в подготовке инженеров имеет изучение физики. Физика получила большое развитие, выразившееся в глубоком проникновении в различные области техники. Физика все в большей степени становится теоретической базой техники. Особенно важными для инженера по технологии производств являются такие разделы, как физика твердого тела, физика жидкого состояния, ультразвук и др. Использование новых материалов, в частности полимеров, успешное ведение современного технологического производства невозможны без глубоких знаний химии, которые необходимы для успешного изучения общеинженерных и специальных дисциплин и для будущей практической деятельности. Следует отметить, что многие технологические процессы основываются на использовании физико-химических и химических процессов. Такими процессами являются электрохимическое полирование, химический метод обработки, химико-термическая обработка рабочих поверхностей деталей машин и др. Одним из основных направлений развития научных основ технологии производств в различных отраслях следует считать установление более тесных связей с фундаментальными науками математикой, физикой, химией и использование их достижений в практике производств. Можно привести много примеров магнитно-импульсная, электронно-лучевая и электроэрозионная обработка и др. Важная роль в подготовке высококвалифицированных специалистов в вузах отводится общественным дисциплинам. Изучаются эти дисциплины на протяжении всего периода обучения в вузе. К гуманитарным наукам в техническом вузе относится иностранный язык. Овладение иностранными языками дает возможность шире использовать знания, накопленные человечеством на протяжении веков, и знакомиться в подлинниках с зарубежными научно-техническими достижениями. Цикл общеинженерных дисциплин, изучаемых в вузах, включает теоретическую механику, сопротивление материалов, теорию механизмов и машин, детали машин и подъемно-транспортные устройства, материаловедение, взаимозаменяемость, стандартизацию и технические измерения, гидравлику и гидравлические машины, электротехнику, процессы и аппараты производств и др. Прогресс в создании новой техники, наиболее совершенных аппаратов, машин и механизмов, новых технологических процессов и оборудования знаний в области анализа нагрузок различных элементов механизмов, их структуры и законов движения под действием внешних сил и сил сопротивления, расчета инженерных сооружений на прочность и жесткость. Важность и значение этого курса для подготовки инженеров в технических вузах в настоящее время возрастает, так как область применения гидравлических передач в машиностроении непрерывно расширяется. Ввиду широкого распространения и усложнения схем электрооборудования всевозможных машин для всех инженерных специальностей важны знания в области электротехники, которые излагаются на соответствующих курсах. К общеинженерным курсам относятся также курсы: В курсе даются основные сведения о различных отраслях производства: Специальные дисциплины читаются только студентам определенной специальности. Они знакомят студентов с основами теории, расчета, конструирования и эксплуатации машин конкретного назначения, а также с конкретными технологическими процессами, их теорией, расчетом, аппаратурным оформлением и др. К специальным дисциплинам также относится экономика промышленности; организация, планирование и управление предприятием; автоматизированная система управления предприятием. В нашей стране проведены огромные научно-методические работы, в результате которых сформировались рассматриваемые профилирующие курсы, являющиеся не сборником рецептов и описанием отдельных достижений практики, а дисциплинами, имеющими тесную связь с фундаментальными и общеинженерными курсами, освещающими на весьма высоком теоретическом уровне научные основы технологии машиностроения, общие принципы проектирования машин и аппаратов и их эксплуатации. Инженер в значительной степени объясняется языком чертежа. Чертеж необходим для изготовления детали. Он дает представление о размерах и форме детали, материале из которого она изготовлена, допусках на размеры и др. Чертеж имеет интернациональный характер. Он понятен каждому технически грамотному человеку. С помощью сборочных чертежей уясняется взаимное расположение деталей, их соединение и крепление. Они дают представление об устройстве узла, механизма или машины. В своей практической деятельности при разработке конструкции машины и технологии изготовления ее деталей инженеру приходится выполнять чертежи чаще, чем писать служебные документы, чаще читать чертежи, чем читать соответствующие руководящие материалы и др. Поэтому в вузе необходимо научиться хорошо владеть умением проектировать всевозможные механизмы и быстро читать чертежи машин, аппаратов, узлов. Подготовка студентов по черчению способствует развитию у них навыков чтения чертежей, техники черчения, использования средств приспособлений , применяемых при выполнении графических работ в конструкторских бюро и на предприятиях. Большую роль в развитии навыков проектирования, самостоятельной творческой работы студентов играет курсовое и дипломное проектирование. Проект состоит из графической части и расчетно-пояснительной записки. Проектирование способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами за время обучения, и применению этих знаний к решению конкретной инженерной задачи. В учебных планах число проектов по большинству технических специальностей установлено в количестве 5—6. Последний проект студента является дипломным, на основе которого Государственная экзаменационная комиссия решает вопрос о присвоении студенту квалификации инженера. Чтобы выполнить проект, необходимо овладеть основами пространственного воображения, основами конструирования и расчета деталей и принципами их сопряжения в машины и механизмы. Нужны знания по технологии, процессам и аппаратам, экономике и организации производства. Требуется овладеть навыками по сбору информации и ее использованию при решении инженерных задач. Этим целям отвечают соответствующие дисциплины и практика. Поэтому к дипломному проекту студент готовится на протяжении всей учебы в институте. В работе над проектом студент должен показать умение самостоятельно решать инженерные задачи и проявить свои творческие способ-ности. Опыт показывает, что наиболее часто оригинальные проекты выполняют студенты, которые в результате глубокого овладения знаниями в избранной области подходят к дипломному проектированию с зародившимися идеями создания новых конструкций или разработки новых технологических процессов. В дипломном проекте чрезвычайно желательны элементы научно-исследовательского характера. Такие проекты всегда высоко оцениваются экзаменационными комиссиями. Опыт показал, что с наибольшим успехом разрабатываются темы, выдвигаемые непосредственно предприятиями. Темы таких проектов могут выдвигаться профилирующей кафедрой и соответствовать разрабатываемой ею научной тематике, а также возникать во время прохождения студентами практики на заводе, работы в конструкторском или технологическом бюро. Особенно полезными оказываются дипломные проекты по разработке новых перспективных машин и технологических процессов, которые на многие годы определяют направление будущей производственной деятельности выпускника вуза. В настоящее время в вузах реальные дипломные проекты составляют значительную часть. В процессе работы инженер постоянно расширяет звания, приобретенные во втузе. Рост инженерных знаний, накопление опыта и расширение кругозора продолжаются и после окончания втуза. Молодой инженер читает технические книги и журналы, участвует в конференциях научно-техни-ческих обществ и учится на курсах повышения квалификации. Диплом инженера — это лишь конец одного отрезка жизни и начало другого. Обучение во втузе направлено на создание у молодого инженера хороших задатков в долгом процессе самосовершенствования. Окончивший втуз студент — это еще не инженер. Ему требуется еще много для того, чтобы он стал квалифицированным инженером. Инженер, работающий в области получения ВВ, в своей деятельности использует знания и умения, основанные на достижениях теоретической химии, математики и физики, которые являются базой современной технологии ВВ. При этом необходимо уметь устанавливать количественную зависимость между отдельными параметрами и составлять математическое описание процессов, что позволяет проводить моделирование процессов и устанавливать оптимальные условия интенсификации и автоматизации производства. Специфика переработки энергонасыщенных материалов и производства изделий накладывает особый отпечаток на деятельность инженера в данной области. Факторы, обусловливающие технологическое оформление процесса производства ВВ, разнообразны. Учет их влияния обычно сводится к построению наименее опасного и вместе с тем наиболее экономически целесообразного процесса. Последнее подразумевает обеспеченность сырьем и его оптимальную стоимость, хороший выход и качество целевого продукта, высокую производительность простоту аппаратурного оформления и т. Исключительно важное значение имеет повышение эффективности использования сырья и энергии. Первая задача может быть решена созданием безотходных производств, что наиболее целесообразно и с точки зрения охраны окружающей среды. Одно из направлений решения второй задачи — использование теплоты химических реакций, например, для нагрева воды, применяемой для промывки продукта или отопления зданий. Особый подход к проектированию технологических процессов и эксплуатации оборудования производств ВВ основан на особых требованиях, предъявляемых к применению исходных материалов и производству готовых изделий. Одной из особенностей промышленных предприятий, производящих ВВ, по сравнению с предприятиями других отраслей, является угроза вспышки или взрыва, при реальной возможности которых происходит работа. Поэтому необходимо с неослабевающим вниманием следить за всеми операциями, связанными со взрывчатым материалом, и постоянно заботиться о безопасности труда. Технике безопасности в производстве ВВ уделяется особое внимание. Только тот технологический процесс применим, который наименее опасен и менее сложен в производстве. Необходимо помнить, что ВВ опасны лишь при известных условиях, и задача технолога состоит в том, чтобы исключить возможность возникновения этих условий, предусмотреть все возможные вольные и невольные отклонения от режима и не допустить возникновения опасности. Поэтому при разработке технологии, выборе сырья, аппаратуры, оборудования и инструмента должны быть особо выделены все опасные операции и приняты необходимые профилактические меры. На опасных операциях должны широко применяться автоматические контрольно-измерительные приборы, электронная техника и автоблокировка. К основным специфическим требованиям можно отнести условия, обеспечивающие нераспространение пожара или взрыва с одной фазы производства на другую и эффективное предупреждение возможных взрывов и пожаров. Выполнение этих требований наиболее надёжно обеспечивает непрерывное производство с автоматическим и дистанционным управлением, которое позволяет вывести обслуживающий персонал из здания во время технологического процесса. Соответственно, конструктивное и технологическое оформление должно обеспечить производительность, качество и надежную работу при возмущающих воздействиях пределы должны точно определяться регламентом. Повышенные требования предъявляются к размещению оборудования в зданиях. Выполнение таких требований обеспечивает безопасное ведение технологического процесса, создание условий для нормальной работы людей и своевременного их вывода в случае аварии в безопасные зоны. Технологическое оформление процессов получения ВВ базируется на свойствах исходных, промежуточных и конечных продуктов и определяется характером протекающих реакций тепловой эффект, газовыделение и т. Например, большое значение имеет скорость реакции. Технологические процессы строят так, чтобы можно было воздействовать на скорость, изменяя ее в ту или иную сторону и создавая тем самым возможность управления процессом. Технология ВВ изучает заводское оформление химических и физических процессов превращения исходных материалов в готовое ВВ. Многие ВВ можно получать из различных исходных материалов и несколькими методами. При выборе наиболее рационального из них для заводского оформления необходимо знать все возможные варианты синтеза, а также механизм и кинетику происходящих при этом химических превращений. Сравнение этих вариантов по всем показателям позволяет сделать правильный выбор технологического процесса и аппаратурного оформления стадии производства. В связи с этим, специфические требования предъявляются к конструкциям оборудования и его эксплуатации в рамках производств по получению ВВ. При проектировании оборудования предприятий должны быть выполнены все необходимые требования:. Из-за специфики технологического процесса непрерывность, отсутствие людей в рабочих помещениях, точность дозирования и большая взрывоопасность каждая остановка или отказ могут привести к браку, аварии. Непременным условием длительности бесперебойной работы являются механическая надежность, конструктивное совершенство и эксплуатационные достоинства. Механическая надежность оборудования характеризует прочность, жесткость, устойчивость, долговечность и герметичность. Прочность оборудования тесно связана с требованиями по безопасности. Чтобы снизить опасность, всякий процесс предпочтительно вести в замкнутом объеме. Так вальцевание менее опасно, чем прессование на вальцах могут быть вспышки, на прессах — взрывы. Конструктивное совершенство характеризуется простотой устройства, малым весом и габаритами, малыми затратами на изготовление, высоким КПД. Эксплуатационные достоинства характеризуются удобством, простотой и дешевизной эксплуатации. Под неизменностью технологической фазы понимается способность технологического оборудования в течение определенного интервала времени выполнять все заданные ему функции при сохранении значений рабочих характеристик в пределах, установленных регламентом технологического процесса. Под отказом понимается событие полной утраты оборудованием свойства выполнять заданные ему функции или выход параметров за допустимые пределы. Повысить надежность машин и средств автоматизации можно:. Промышленность ВВ представляет собой высокоразвитую область техники, имеющую огромное значение для обороны страны и в общей системе народного хозяйства. Помимо обычного применения в таких боеприпасах, как артиллерийские снаряды, бомбы, торпеды, мины и боевые части ракет, ВВ используются также для приготовления твердого ракетного топлива, для возбуждения взрыва атомных бомб, для оборонительных заграждений территории и др. В настоящее время ВВ широко используются при строительстве, на гидромелиоративных работах, в горнодобывающей промышленности, в сельском хозяйстве и в других отраслях народного хозяйства. Применяются методы резки, штамповки, сварки и упрочнения металлов взрывом. Полная автоматизация, включающая автоматический контроль и автоматическое управление, является желательной формой технологического оформления производства ВВ, так как, исключая участие людей, обеспечивает большую надежность и безопасность работы. С этой целью широко используются непрерывные установки и непрерывные линии. Кроме того, автоматизированное производство имеет технико-экономические преимущества. Математическое описание производства на основе изучения принципов действия объектов, их конструктивных и технологических параметров, характера и особенностей протекания в них процессов преследует цель описать стационарные и переходные режимы работы. Это дает возможность провести динамическое исследование при самых различных параметрах и возмущающих воздействиях, связанных со спецификой аппаратов. Целую эпоху истории человечества занимает время от открытия способа добывания огня до изобретения пороха. За это время человеческое общество в большинстве стран прошло формации от первобытнообщинного строя и рабства до феодализма. В период развития и гибели этих общественных формаций человек медленно познавал окружающую природу, медленно учился использовать в своих интересах ее богатства, соответственно, медленно развивалась техника. Так, от открытия лука и стрел до изобретения пороха и огнестрельного оружия прошли тысячелетия. Открытие селитры и изобретение пороха. В глубокой древности, за сотни лет до нашей эры, в Китае была открыта селитра. Китайцы впервые обнаружили способность селитры поддерживать горение и использовали ее в зажигательных составах, а позже — для изготовления ракет, служивших для метания стрел. В течение многих столетий происходил процесс постепенного совершенствования селитросодержащих составов, подбора для них различных компонентов в различных соотношениях, улучшения способа их обработки, в результате чего пришли к веществу с неизвестными до этого взрывными свойствами — пороху, который называется теперь дымным, или черным, порохом. Примерно в г. Сведения о селитре и ее применении перешли от китайцев в Индию, а затем к арабам и грекам. Появление пороха было необходимой предпосылкой для возникновения огнестрельного оружия. С другой стороны, появление огнестрельного оружия было подготовлено развитием метательного оружия в доогнестрельную эпоху. Созданные в процессе развития лука и метательных машин аркбалиста арбалет и аркебуз по многим признакам напоминают огнестрельное оружие. Для метания стрел арбалет и аркебуз и пуль аркебуз служила упругая сила натянутой тетивы. Потребовалась творческая деятельность не одного поколения, чтобы заменить работу натянутой тетивы работой пороховых газов и создать огнестрельное оружие, пригодное для практического применения. В Западной Европе огнестрельное оружие появилось в первой половине ХIV в. В Московской Руси порох и огнестрельные орудия появились до г. Со времени появления огнестрельного оружия и примерно до середины ХIХ в. Вследствие рутины и косности феодального строя, господства церкви в духовной жизни наука и техника развивались крайне медленно. Лишь с возникновением и развитием капитализма ускоряется процесс развития естественных наук, в том числе химии, физики, и создаются условия для открытия новых взрывчатых веществ. Крупнейшую роль в развитии дымного пороха сыграли работы М. Ломоносова, на основе которых в конце ХVIII в. Начиная с первых образцов стрелкового оружия и до начала ХIХ в. Оружие имело запальное отверстие, которое расширялось наружу и заканчивалось полкой для затравочного пороха. Вначале затравочный порох воспламеняли с помощью кусочков тлеющего угля, в дальнейшем — раскаленным прутом, еще позже с помощью фитиля. Кремниевый замок обладал рядом серьезных недостатков. Поэтому с конца ХVIII в. Успешное решение этой задачи было подготовлено предшествовавшим развитием химии, в частности, открытием бертолетовой соли. Спустя несколько лет после открытия этой соли, шотландец Форсайт предложил хлоратные смеси, легко взрывающиеся при ударе и дающие луч пламени, достаточный для воспламенения пороха. Из таких смесей, получивших название ударных составов, готовили шарики величиной с горошину, зерна или лепешки, которые затем покрывали воском. Был изобретен специальный замок, курок которого имел боек, ударявший в затравочное углубление, куда клали взрывчатую лепешку или шарик. Производство капсюлей-воспламенителей с применением гремучей ртути в ударных составах началось в России с г. Во второй половине ХVIII в. Первая попытка в этом направлении была сделана французским химиком Бертолле. Он предложил готовить порох, состоящий из смеси бертолетовой соли открытой им в г. После нескольких непредвиденных взрывов с тяжелыми человеческими жертвами опыты были прекращены. Неудача Бертолле объясняется тем, что в то время были заложены только основы неорганической химии, недостаточные для создания нового мощного пороха и новых взрывчатых веществ. Для этого, как показало дальнейшее развитие науки, необходимо было возникновение новой отрасли органической химии. Между тем, органическая химия начала развиваться только с конца х годов ХIХ в. Открытие пироксилина и нитроглицерина. На основе успехов органической химии были сделаны два замечательных открытия: Эти два открытия явились фундаментом для дальнейшего развития порохов и бризантных взрывчатых веществ. Открытие нитроцеллюлозы привело в дальнейшем к поворотному пункту в истории пороха — изобретению пироксилинового пороха. Открытие же нитроглицерина в результате запросов сильно развивавшейся в ХIХ в. Быстрое развитие промышленности и крупные успехи, достигнутые в ХIХ в. Почти одновременно около г. Это привело к значительному увеличению дальности и повышению кучности стрельбы по сравнению с прежней гладкоствольной артиллерией. Вместе с тем, стремление к дальнейшему повышению баллистических качеств артиллерии и ручного огнестрельного оружия потребовало скорейшего решения еще ранее поставленной задачи — изыскания пороха, более мощного, чем старый дымный порох. Попытки применения пироксилина для стрельбы. Фадеев исследовали свойства пироксилина и показали, что он по мощности в несколько раз превосходит дымный порох. В последующие годы в разных странах проводились опыты с целью изучения возможности применения пироксилина для стрельбы вместо дымного пороха. Долгое время эти опыты были неудачны. Главное затруднение заключалось в том, что при стрельбе рыхлым пироксилином происходило чрезвычайно быстрое и притом неравномерное его сгорание, в результате чего развивалось очень высокое давление, приводившее к большому рассеиванию снарядов или даже разрыву орудий. Возникновение потребности в бездымном порохе. В х годах XIX столетия для увеличения скорострельности ручного оружия в различных странах были разработаны магазинные винтовки. Однако при сравнительных испытаниях магазинные винтовки не давали в отношении числа попаданий почти никакого преимущества перед однозарядными. Это объяснялось тем, что при частой стрельбе из магазинной винтовки дым не успевал рассеиваться, и стрелкам были плохо видны мишени. В связи с этим была поставлена задача изыскания малодымного или бездымного пороха. После длительных опытов в г. Его изобретение состояло в пластификации пироксилина обработкой его спирто-эфирной смесью. Из полученной массы изготовляли мелкозернистый порох для винтовок и ленточные пороха для орудий. Полученный таким образом порох, благодаря сплошной структуре, горит параллельными слоями, что позволяет управлять временем горения порохового заряда путем изменения размеров пороховых элементов. Нобель изобрел нитроглицериновый баллиститный порох, а в г. Нобель и Абель изобрели в Англии нитроглицериновый порох другого типа — кордитный. Применением бездымного пороха была разрешена проблема скорострельности магазинных винтовок. Одновременно удалось уменьшить калибр винтовки вследствие облегчения очистки канала ствола, которая раньше была затруднена из-за большого количества нагара от дымного пороха , увеличить начальную скорость пули, соответственно, дальность и кучность стрельбы, настильность траектории и пробивную способность пули. Равным образом применение бездымных нитроцеллюлозных порохов ознаменовало переворот в артиллерийской технике, где также резко возросла начальная скорость снаряда и, соответственно, дальность и точность стрельбы. Бездымный порох явился также необходимой предпосылкой для создания автоматического оружия, в первую очередь, пулеметов. Роль русских ученых в развитии пороходелия. Работы русских специалистов имели большое значение для развития пороходелия. Шишков впервые в х годах XIX века сделал анализ продуктов горения дымных порохов и вычислил температуру горения. Федоров опубликовал выдающуюся работу о составе порохового остатка и продуктов разложения дымного пороха под различными давлениями. Гадолин предложили выгодную форму зерна дымного пороха в виде шестигранной призмы с одним или семью каналами. Эти две формы вновь использованы в современных одно- и семиканальных зернах коллоидных порохов. Профес- сор Артиллерийской Академии Н. Федоров и преподаватель С. Панпушко совместно с работниками Охтенского порохового завода А. Калачевым разработали в начале х годов XIX века в очень короткий срок технологический процесс производства пироксилинового пороха и отработали два вида порохов — пластинчатый для винтовок и ленточный для орудий. В это же время Д. Менделеев разработал особый вид пироксилинового пороха — пироколлодийный. Менделеев предложил также способ обезвоживания пироксилина спиртом, упростивший и обезопасивший эту операцию; он же предложил способ улавливания паров спирта и эфира, который под его руководством был отработан В. Никольский разработал метод удаления остаточного растворителя из пороха вымочкой. Химическая стойкость пироксилинового пороха была значительно повышена в начале ХХ в. Выдающееся значение для пироксилинового производства имеет разработанная А. Сапожниковым теория нитрационных смесей и установленная им зависимость между составом нитрационных смесей и степенью нитрации клетчатки. Достижения русских ученых и специалистов были использованы и на пороховых заводах за границей; в частности, пироколлодийный порох Д. Менделеева был принят в производстве в США. Зинин впервые поставил вопрос о применении нитроглицерина в качестве взрывчатого вещества, и под его руководством артиллерийский офицер В. Петрушевский разработал способ приготовления значительного количества нитроглицерина и способ его взрывания. По ряду причин артиллерийское ведомство отказалось от применения нитроглицерина для снаряжения гранат, вследствие чего опыты были прекращены. Они были возобновлены позднее по инициативе военного инженера О. Герна с целью применения нитроглицерина для подрывных работ. Андриевский предложил гремучертутный капсюль-детонатор, применение которого резко увеличило бризантное действие взрывчатых веществ и привело к открытию явления детонации. В период работы Н. Петрушевского в России жил шведский инженер А. Он ознакомился с работами русских ученых, а по возвращении в Швецию продолжил их работу. Ему принадлежит заслуга дальнейшего развития и практического использования замечательных работ русских ученых. Нобель усовершенствовал конструкцию капсюля-детонатора, изобрел ряд динамитов и нитроглицериновый порох баллистит. Введение нитроглицерина в качестве взрывчатого вещества, быстро приведшее к изобретению капсюля-детонатора и открытию явления детонации, положило начало бурному развитию бризантных взрывчатых веществ. Оказалось, что очень много химических соединений и их смесей, о взрывчатых свойствах которых подчас ничего не было известно, детонируют под действием капсюля-детонатора с силой, во много раз превосходящей силу взрыва дымного пороха. К числу таких веществ относится, например, пикриновая кислота, которую в течение ста лет использовали в качестве красителя, не подозревая о возможности применения ее в качестве взрывчатого вещества. В России в г. Лишь к началу г. Снаряжение боеприпасов пироксилином вместо дымного пороха явилось важным этапом в истории артиллерии. Приходилось также наблюдать и за его химической стойкостью. В связи с недостатками, свойственными пироксилину, после открытия Тюрпеном Франция в г. В России изучение свойств этого вещества и разработку снаряжения им боеприпасов в начале х годов вел С. В этот же период разрабатывали снаряжение мелинитовых боеприпасов к полевым пушкам образца г. При испытании таких снарядов произошли разрывы двух пушек с человеческими жертвами. Эта неудача, причины которой были недостаточно исследованы в то время, надолго затормозила введение бризантных взрывчатых веществ для снаряжения боеприпасов к полевым орудиям. Мало удачны были работы и в других странах. Так, например, в Англии в конце х годов имелись на вооружении снаряды, на основе лиддита английское название мелинита , однако при стрельбе такими снарядами во время англо-бурской войны — гг. Действие снарядов было совершенно неудовлетворительно — хуже, чем снарядов с дымным порохом. С появлением в начале ХХ в. В соответствии с этим мнением в некоторых европейских странах граната к легким полевым пушкам была снята с вооружения. Развитие боеприпасов после русско-японской войны. Русско-японская война оказала большое влияние на развитие военной техники вообще и боеприпасов в частности. Эта война разрешила в положительном смысле спорный вопрос о значении фугасной гранаты в полевом бою. Во время русско-японской войны впервые нашло широкое распространение длительное нахождение войск с их техникой в хорошо оборудованных окопах и деревоземляных сооружениях. Эти инженерные сооружения располагались не только на переднем крае обороны, но и в глубине; для их разрушения потребовались мощные фугасные снаряды и, соответственно, дальнобойная тяжелая полевая артиллерия. Во время войны выявилось также значение фугасных снарядов крупных калибров, содержащих заряд пикриновой кислоты до 40 кг в дюймовых снарядах , для борьбы с флотом. Такие снаряды не могли, конечно, пробить даже слабую броню, но их взрывы вызывали большие разрушения на корабле. Наконец, русско-японская война показала, что новые методы ведения войны требуют большого расхода боеприпасов и ВВ, какого не наблюдалось в прежних войнах.
Постройте график функцииводной системе координат
Комус санкт петербург каталог
Зефир высох что делать
Маршрут автобуса харьков ростов
Реальные паранормальные явления
Как пить холосас инструкция
Мастер класс корабль своими руками
Как готовить сырники с манкой рецепт
Москва река на карте
Справочник полевых транзисторов транзисторов
Форд ф 250 технические характеристики
Кто сейчас делает духи магнолия
Структура культуры духовная и материальная культура
Экстрасенсы ведут расследование новости
Сони иксперия на 2 сим карты отзывы