Чтение онлайн

Я перечислил несколько моих первоначальных работ у Вестингауза. Они, конечно, не имели большого научного значения, но в ту пору оказали немалое влияние на мое положение в Компании, а главное, на состояние моего духа. Я почувствовал, что в новом для меня положении инженера технической компании я могу успешно работать. Компания оценила мою работу и довольно скоро повысила мое жалование. Прибавка жалованья была очень кстати. Расходы росли. Нужно было посылать деньги в Берлин на житье старших детей, нужно было посылать младшей дочери, оставшейся в Филадельфии и продолжавшей работать в тамошней Академии Художеств. Открылась возможность посылать деньги и продукты в Россию, где остались мои и женины родственники. Мы должны были сокращать наши расходы. Жили в маленькой квартире и покупали только самое необходимое.

Встречались мы в первое время только с русскими. Особенно частыми посетителями были Муромцев и Зворыкин. Сначала время уходило на приятельские разговоры, главным образом на сравнение американских условий жизни с русскими. Особенно, конечно, интересовались условиями научной работы в Исследовательском Институте. Дальше решили заполнять вечера наших встреч чтением научной литературы. Мы очень интересовались новыми исследованиями в области строения атомов и занялись чтением книги Зоммерфельда по этому вопросу. Нас, инженеров, очень занимали новые теории физиков, построенные на весьма ограниченном опытном материале. Физика приобретала математический характер. Автор книги, Зоммерфельд, был известен нам как чистый математик, никогда экспериментальной физикой не занимавшийся.

Позже Зворыкин, занятый подготовкой к докторскому экзамену, принес для чтения требовавшийся от докторантов тощий учебник по уравнениям в частных производных какого-то американца. Невольно сравнивали мы условия для докторантских экзаменов в Америке с русскими экзаменами и удивлялись низкому уровню американских. Позже, когда я ближе познакомился с постановкой учебного дела в Америке, узнал, что недостаточные требования по математике начинаются со средней школы. Оканчивающий среднюю школу американец знает по математике не больше того, что преподается в первых четырех классах русских реальных училищ. Он ничего не знает о теории логарифмов, хотя и пользуется логарифмической линейкой. Геометрия ограничивается задачами на плоскости, а тригонометрия обычно совсем не преподается. Еще хуже обстоит дело с подготовкой учителей математики. Объем их познаний в математике совершенно несравним с тем, что требуется от учителей в Европе. Да и этих слабо подготовленных учителей совершенно недостаточно. По моим сведениям, например, сорок процентов средних школ в Калифорнии совсем не имеют учителей математики! Все это я узнал позже, а в начале моей работы у Вестингауза я заметил только, что на местах, требующих хотя бы минимальных теоретических познаний, работают, главным образом, инженеры с европейским образованием.

Только первые месяцы службы моя деятельность ограничивалась Исследовательским Институтом. Скоро появились запросы из различных технических отделов Вестингауза. Я вступил в контакт с инженерами, занятыми практическими задачами и моя деятельность начала приобретать консультационный характер. Обычно, дело начиналось с какого-либо частного случая поломки машины, установленной Компанией, и нужно было установить причину поломки. Этой причиной могли быть черезчур высокие напряжения материала, допущенные при проектировании, или недостаточная прочность примененного материала, или, наконец, поломавшаяся часть машины могла подвергаться действию сил больших, чем расчетные. Правильное установление причин поломки весьма существенно. Машины изготовлялись обычно сериями и поломка одной из машин ставила под сомнение прочность прочих машин того же типа.

С одной из таких задач я встретился в самом начале моей консультационной деятельности. Ко мне явился молодой инженер датчанин Якобсен из отдела моторов и рассказал о частых поломках главного вала машин некоторого типа, спроектированных в его отделении. Расчеты по обычным формулам на изгиб и кручение дают напряжения не превосходящие допускаемых. Он показал также несколько образцов сломавшихся валов. Разрушение во всех случаях произошло от «усталости» металла и произошло в сечении резкого изменения в диаметре вала. Какой либо «выкружки», соединяющей участки вала разного диаметра, совсем не было. Ясно, что в переходных сечениях происходила концентрация напряжений. При вращении вала эти напряжения меняют не только величину, но и знак, и таким образом, дают начало разрушению от «усталости». Все это я объяснил Якобсену, но этого общего объяснения недостаточно для конструктора. Он должен иметь формулу, при помощи которой в каждом частном случае можно выбрать нужный радиус соединительной выкружки. Но такой формулы не было. Было только установлено дифференциальное уравнение для этого случая. Была известна также попытка решения этого сложного уравнения графическим путем. Я предложил Якобсену развить этот графический метод и кое-что было сделано в этом направлении. Но Якобсен нашел более удобный метод решения задачи. Он заметил, что нужное уравнение теории упругости совпадает с уравнением, описывающим распределение потенциала в пластинке, через которую пропускают электрический ток. Если контур пластинки совпадает с контуром диаметрального сечения вала и ее толщина пропорциональна кубу расстояния от продольной оси пластинки, то падение потенциала вдоль выкружки пропорционально искомому напряжению в вале. Пользуясь этим соотношением Якобсен мог составить таблицу максимальных напряжений для разных значений отношения радиуса выкружки к диаметру вала. Таким образом, была разрешена важная техническая задача и таблица Якобсена приводится теперь во многих учебниках.

Немало задач получалось также из отдела, в котором проектировались большие машины для электрических станций. Тут мне пришлось работать с выдающимся шведским инженером Содербергом. Вспоминаю случай ротора большего диаметра, боковые вибрации которого при обычных заводских испытаниях доставляли немало хлопот. Происходило это оттого, что нормальная скорость ротора совпадала с его критической скоростью. Обычные расчеты давали для критической скорости значения более высокие нежели скорости испытания, но эти расчеты предполагали, что мы имеем дело с цельным ротором, а на самом деле роторы больших диаметров составлялись из круглых дисков, сжатых продольными болтами. Хотя болты делались из стали высокого качества и натяжением их производилось большое сжимающее напряжение между дисками, но все же боковая жесткость составных роторов значительно ниже, чем цельных роторов. Чтобы объяснить это, были произведены в лаборатории опыты на сжатие колонн, составленных из кубиков. Опыты показали, что при самой тщательной шлифовке соприкасающихся сторон кубиков, сжимаемость таких составных колонн значительно большая, чем колонн цельных. В дальнейшем Компания отказалась от применения составных роторов и перешла к применению цельных роторов. Но тут появились новые трудности. Оказалось, что при самом медленном охлаждении в поковках значительных диаметров создавались значительные «начальные» напряжения, которые, при дальнейшей механической обработке роторов, проявлялись в виде неожиданных и вредных деформаций. Вопрос о начальных напряжениях в больших поковках в то время был совсем не разработан и потребовалось немало экспериментальных исследований, чтобы составить картину распределения этих напряжений.

Немало затруднений представляли «начальные» напряжения при сборке и обработке коммутаторов больших электрических машин. Чтобы придать меди надлежащую жесткость, медные бруски коммутаторов подвергались интенсивной холодной обработке, причем, конечно, вводились высокие начальные напряжения. Напряжения эти проявлялись в деформациях, возраставших с временем. Точная вначале цилиндрическая поверхность коммутатора постепенно искривлялась. Коммутатор начинал искриться. Чтобы устранить этот недостаток, нужно было повышать жесткость медных брусков такой холодной обработкой, при которой не вводились бы начальные напряжения. В то время были выработаны простые методы для изучения этих напряжений.

Много исследовательской работы было проделано для отдела железнодорожных сообщений. В это время велась электрофикация Пенсильванской железной дороги и в связи с этим возник целый ряд новых задач. Строительство паровых локомотивов имело столетнюю давность. Размеры частей этих локомотивов определялись постепенно чисто эмпирическим путем. Изменялись давления колес на рельсовый путь. Опытных данных не было и нужно было разрешать задачи о прочных размерах электрических локомотивов теоретическим путем. Заводы, строившие паровозы, не могли успешно решать вопросы, связанные с постройкой электровозов и в конце концов Компания Вестингауз должна была взять на себя не только проектирование электровозов, но и исследование прочности рельсового пути.

Американские железные дороги были построены людьми практиками без всякого формального технического образования и в управлениях крупнейших железнодорожных линий не было людей с высшим техническим образованием. Вопрос о прочности рельсового пути должен был быть разрешен железнодорожным отделом Компании совместно с механическим отделом Исследовательского Института. Пользуясь моими русскими работами по вопросу о прочности рельсового пути, я составил программу предстоящего опытного исследования. Некоторые предварительные опыты были выполнены в лаборатории Исследовательского Института и после этого целый ряд опытов был произведен на нескольких американских железнодорожных линиях. Впоследствии отчеты об этих опытах появились в американской технической литературе. Некоторые результаты были доложены мною на Международном Конгрессе Прикладной Механики в Цюрихе в 1926 году.

Из приведенного краткого обзора задач, с которыми мне приходилось иметь дело, видно, что отдел механики быстро расширял свою деятельность. Для решения новых задач нужно было привлекать новых сотрудников. Число инженеров в нашем отделе быстро увеличивалось. Появились небольшие исследовательские группы в разных технических отделах завода. В эти группы входили и представители Исследовательского Отдела. Этим обеспечивался контакт теоретических исследований и их практических применений. Близкий контакт научных исследований и практических применений оказался очень плодотворным. Работники Исследовательского Института получили не мало интересных задач от людей практиков, а практики использовали теоретические исследования для практических приложений. Только при таком близком контакте исследователей с практиками получался полный эффект исследовательской работы на прогрессивное развитие техники. В установлении такого контакта большую роль играл главный инженер-механик Итон. Он немало времени тратил с нами на обсуждение новых задач и в то же время его кабинет был открыт для всех заводских служащих и любой рабочий мог без всяких формальностей явиться к главному инженеру и обсуждать с ним встретившиеся в его работе затруднения. Такие демократические порядки были очень полезны в нашей исследовательской работе. Когда такого контакта нет, работа исследователей не доходит до технических исполнителей и Исследовательский Институт не достигает своей цели. Пример такого положения исследовательского дела я позже увидел на заводе одной из крупнейших немецких компаний. Завод имел прекрасно оборудованный исследовательский институт. Во главе института стоял известный ученый. Его ближайшие сотрудники были также люди известные своими трудами. Какой-либо связи этих ученых с заводской техникой не было. Они могли успешно работать над задачами, имеющими технический интерес, но результаты их работ не доходили до людей, занятых заводской техникой.

Успех исследовательского института какого-либо технического предприятия в большой степени зависит от способов передачи достигнутых научных результатов людям, непосредственно занятым в производстве. Эта связь науки и техники налаживалась, по моим наблюдениям, в Америке успешнее, чем в Европе.

Уже в первый год моей работы у Вестингауза моя деятельность начала расширяться в направлении педагогическом. Группа молодых инженеров, с которыми приходилось иметь дело в моей консультационной деятельности на заводе, обратилась ко мне с просьбой прочесть им курс теории упругости. Свободного дневного времени для таких лекций не было. Читать лекции можно было только по вечерам. После восьмичасового рабочего дня, вернувшись домой и наскоро пообедав, нужно было для этого опять ехать на завод. Конечно, было тяжело, но я на это согласился и никогда в этом не раскаивался. У меня была группа слушателей, человек двадцать пять, которые хотели чему-то научиться. Так, вероятно впервые на территории Соединенных Штатов, был прочитан курс теории упругости. Это единение с молодыми инженерами не осталось без следа. Встречи продолжались и позже. Лекции были заменены семинаром, который существовал за все время моей работы у Вестингауза. В этом семинаре делались доклады по различным отделам механики не только мною, но и другими инженерами, главным образом из Исследовательского Института.