Реферат: Вклад изобретателей, инженеров и ученых в развитие железнодорожного транспорта
Роберт Стефенсон (1803—1859), английский инженер вместе с отцом Дж. Стефенсоном основал локомотивостроительные заводы (1823 г.), которые носили его имя. Р. Стефенсон построил железнодорожную линию Лондон—Бирмингем (1833 г.). Совместно с фирмой «Фейрбэйри и сыновья» строил мосты, в которых применялись трубчатые конструкции.
Франц Антон Герстнер (1793—1840), чешский инженер и предприниматель. В 1820-х гг. принимал участие в строительстве первой конно-железной дороги в Средней Европе (Ческе-Будеевице—Линц). Приглашенный в Россию в 1834 г. с целью начать строительство железных дорог Ф.А. Герстнер совершил поездку на Урал и Казань, преодолев путь в 4000 км. После возвращения из более длительной поездки по России подал Николаю I обстоятельную записку, в которой отмечал, что «... нет такой страны в мире, где железные дороги были бы более выгодны, чем в России, так как они дают возможность сокращать большие расстояния путем увеличения скорости передвижения».
В результате Ф.А. Герстнер учредил акционерное общество для постройки пригородной Царскосельской железной дороги, в котором важную роль играл также граф А.А. Бобринский, авторитетный и близкий к царскому двору сановник, в руках которого сосредоточивалась вся финансовая деятельность общества. Техническим руководителем строительства Царскосельской дороги был Герстнер. Окончательный проект был утвержден 21 февраля 1836 г., а официальное открытие состоялось 30 октября (11 ноября) 1837 г. Это была первая в России железная дорога общего пользования. На другой день «Санкт-Петербургские ведомости» писали: «Шестьдесят верст в час; страшно подумать... Между тем вы сидите спокойно, вы не замечаете этой быстроты, ужасающей воображение; только ветер свистит, только конь пышет огненною пеною, оставляя за собой белое облако пара. Какая же сила несет все эти огромные экипажи с быстротой ветра в пустыне; какая сила уничтожает пространство, поглощает время? Эта сила — ум человеческий...». И в этом немалая заслуга Ф.А. Герстнера.
Несмотря на положительный опыт работы Царскосельской линии, вопрос о строительстве железных дорог в России продолжал вызывать острую полемику. Требовалось научно обобщить опыт эксплуатации построенных рельсовых линий и доказать их экономическую эффективность. Особую роль в развитии железных дорог в России сыграл профессор Павел Петрович Мельников. Он, используя результаты командировки, наряду с глубокой эрудицией, знаниями и опытом, впервые разработал методику выбора основных технических параметров и дал научное технико-экономическое обоснование строительства Петербург-Московской железнодорожной магистрали.
Павел Петрович Мельников (1804—1880), русский инженер и ученый в области транспорта, почетный член Петербургской Академии наук (1858). В 1825 г. «первым по наукам» окончил Институт Корпуса инженеров путей сообщения и был оставлен для преподавательской работы, с 1833 г. профессор по курсу прикладной механики. Совместно с Н.О. Краф-том разработал проект железной дороги Петербург—Москва и с 1842 г. возглавлял Северную дирекцию по ее строительству. С 1862 г. — главноуправляющий, а в 1866—1869 гг. — министр путей сообщения, в 1870—1875 гг. — член Комитета железных дорог.
В середине 30-х годов XIX века впервые в России ввел в курс прикладной механики раздел о железных дорогах, а в 1835 г. издал первый теоретический труд на эту тему — «О железных дорогах». Эта и другие книги П.П. Мельникова долгие годы служили основными пособиями для подготовки специалистов в области железнодорожного транспорта. Участвовал в разработке теоретических основ проектирования и строительства железных дорог, в составлении предварительного проекта железных дорог Юга России. Выступал за развитие железных дорог и других видов транспорта по заранее разработанному плану. Воспитал большое число высококвалифицированных инженеров. На свои средства построил у станции Любань школу и интернат для детей низкооплачиваемых железнодорожников и дом для престарелых женщин, все личные сбережения завещал на содержание этих учреждений. В сквере у станции Любань установлен бюст П. П. Мельникову, на постаменте которого высечено: «Мельников Павел Петрович, 1804—1880. Автор проекта и строитель Петербург-Московской (Октябрьской) железной дороги и основоположник железнодорожной науки».
Николай Осипович Крафт (1798—1857), русский инженер, генерал-майор. В 1820 г. окончил Институт Корпуса инженеров путей сообщения в Петербурге, а с 1836 г. преподавал в этом вузе, принимал участие в разработке технического проекта Петербург-Московской железной дороги и сметы ее строительства, а в 1852—1855 гг. был начальником этой дороги. Совместно с П.П. Мельниковым и Н.И. Липиным разработал методы возведения железнодорожного земляного полотна в болотистой местности и технические условия на проектирование земляного полотна, верхнего строения, искусственных сооружений, станций этой дороги. Обосновал целесообразность применения пятифутовой (1524 мм) ширины колеи, ставшей нормальной колеей железных дорог страны.
30 января 1842 г. П.П. Мельникова и И.О. Крафта пригласили в Зимний дворец на аудиенцию с государем, а 1 февраля был подписан высочайший Указ о сооружении железной дороги С.-Петербург—Москва. Работы начались 1 августа 1842 г., руководство строительством было возложено на Главное управление путей сообщения и публичных зданий. Линия была разделена на два строительных участка: Петербург—Бологое (Северная дирекция) во главе с П.П. Мельниковым и Бологое—Москва (Южная дирекция) во главе с И.О. Крафтом. Причем обе дирекции представляли собой самостоятельные строительные управления. При всей сложности обстановки, возникающей в ходе работ, первая в России магистральная железная дорога между Петербургом и Москвой протяженностью 650 км и шириной колеи 1524 мм была построена. Официальное открытие ее состоялось 1(13) ноября 1851 г.
В 1862 г. П.П. Мельникова назначили главноуправляющим путями сообщения и публичными зданиями. Ему принадлежит разработка проекта первого плана сети путей сообщения. В проекте предусматривалось соединение рельсовыми путями Москвы с промышленными центрами страны, с портами на южных морях, создание транспортных связей между главными водными артериями и обеспечение вывоза каменного угля из Донбасса в Москву и Петербург. После обсуждения и доработки план рассмотрело правительство, и 23 апреля 1865 г. он был высочайше утвержден, получив силу закона.
В июне 1865 г. Главное управление путей сообщения и публичных зданий было преобразовано в Министерство путей сообщения, а первым министром утвержден П.П. Мельников. Министерство сосредоточило свое внимание на практическое осуществление плана создания сети железных дорог в России.
Совместно с П. П. Мельниковым работали на строительстве Петербург-Московской магистрали и над осуществлением плана создания сети железных дорог в России выдающиеся специалисты, такие как СВ. Кербедз и Д.И. Журавский.
Станислав Валериапович Кербедз (1810—1899), русский инженер-мостостроитель, почетный член Петербургской Академии наук (1858 г.). Окончил Институт Корпуса инженеров путей сообщения в Петербурге (1831 г.). Автор проекта и строитель арочного чугунного моста (ныне мост лейтенанта Шмидта) — первого постоянного моста через реку Неву в Петербурге (1842—1850 гг.). По проекту СВ. Кербедза построены также металлический железнодорожный мост через реку Лугу (1853—1857 гг.) и городской мост через реку Вислу в Варшаве (1858—1866 гг.). В 1859 г. впервые исследовал сравнительную прочность заклепочных соединений с просверленными и пробитыми отверстиями. СВ. Кербедзу принадлежит видная роль в развитии конструктивных форм металлических мостов.
Дмитрий Иванович Журавский (1821—1891), русский ученый и инженер, специалист в области мостостроения и строительной механики. По окончании в 1842 г. в Петербурге Института Корпуса инженеров путей сообщения участвовал в изысканиях и проектировании железной дороги между Петербургом и Москвой. Впервые разработал теорию расчета многорешетчатых деревянных ферм с железными тяжами (так называемых ферм Гау), использовав ее при проектировании мостов через реки Веребья, Волга, Волхов и др. Исследования Д.И. Журавского дали возможность сооружать и безотказно эксплуатировать раскосные фермы пролетом до 60 м (прежние размеры таких ферм назначались эмпирически, вследствие чего происходили обрушения построенных мостов).
Всего в период с 1843 по 1851 г. на дороге было построено 184 моста и 19 путепроводов. Все мосты, спроектированные и построенные на Петербург-Московской магистрали под руководством Д.И. Журавского, оказались необыкновенно прочными и простояли свыше 35 лет, так как свои теоретические расчеты он всегда проверял опытами, в частности, широко использовал испытания на моделях. Д.И. Журавский впервые в 1855 г. предложил метод определения касательных напряжений в изгибаемых балках и установил наличие в стенках балок косых усилий (главных напряжений). Будучи директором Департамента железных дорог (1877—1889 гг.) Д.И. Журавский осуществил ряд мероприятий по увеличению их провозной способности. В память о выдающемся ученом 9 февраля 1897 г. в Петербургском государственном университете путей сообщения железнодорожники установили бюст, с надписью на медной доске: «Дмитрий Иванович Журавский. 1821—1891. Создатель расчета раскосных ферм и теории скалывания при изгибе. Знаменитый строитель мостов. Железнодорожный администратор».
Науку и практику отечественного мостостроения обогатили своими трудами Л.Ф. Николаи, Е.О. Патон, Л.Д. Проскуряков, Г.П. Передерни.
Леопольд Федорович Николаи (1844—1908), русский ученый в области мостостроения. В 1866 г. окончил Казанский университет, в 1871 г. — Петербургский институт инженеров путей сообщения. С 1880 г. профессор, в 1901—1905 гг. директор этого института, одновременно с 1892 г. член инженерного совета Министерства путей сообщения и эксперт по вопросам строительства железных дорог и мостов. Л.Ф. Николаи разработал многие вопросы теории расчета мостов, автор двух капитальных учебников о мостах, а также трудов в области проектировании железных дорог.
Евгений Оскарович Патон (1870—1953), советский ученый, специалист в области сварки и мостостроения, академик Академии наук УССР (1929 г.), вице-президент АН УССР (1945—1952 гг.), Герой Социалистического Труда (1943 г.). Окончил Политехнический институт в Дрездене (1894 г.) и Петербургский институт инженеров путей сообщения (1896 г.), работал на железных дорогах России. С 1898 г. Е.О. Патон преподавал в Московском инженерном училище, с 1905 г. — профессор Киевского политехнического института. В 1921—1931 гг. возглавлял Киевскую мостоиспытательную станцию. С 1929 г. Е.О. Патон занимался вопросами электрической сварки, по его инициативе при АН УССР была организована сварочная лаборатория, которая в 1934 г. преобразована в Научно-исследовательский институт электросварки. Е.О. Патон был директором института со дня основания, а в 1945 г. институту было присвоено имя Патона.
Лавр Дмитриевич Проскуряков (1858—1926), советский ученый в области мостостроения и строительной механики. По окончании в 1884 г. Петербургского института инженеров путей сообщения работал мостовиком-проектировщиком. С 1887 г. преподаватель Петербургского института инженеров путей сообщения. С 1896 г. профессор Московского инженерного училища (ныне Московский государственный университет путей сообщения). По проектам Л.Д. Проскурякова построены крупные мосты через реки Нарва, Западный Буг, Волхов, Оку, Амур, Енисей и др. За проект моста через Енисей Л.Д. Проскурякову была присуждена золотая медаль на всемирной выставке в Париже (1900 г.). Л.Д. Проскуряковым впервые предложена так называемая статически определимая треугольная решетка, а затем разработаны параболические и полигональные статически определимые мостовые фермы со шпренгельной решеткой, а также консольные и арочные фермы для железнодорожных мостов. Методы преподавания строительной механики, введенные Л.Д. Проскуряковым, используются в современной высшей школе.
Григорий Петрович Передерни (1871—1953), советский ученый в области мостостроения и строительной механики, академик Академии наук СССР (1943 г.). В 1897 г. окончил Петербургский институт инженеров путей сообщения. С 1902 г. преподавал в Московском инженерном училище, а с 1907 г. в Петербургском институте путей сообщения, затем в других институтах. В 1901 г. организовал издание журнала «Инженерное дело», проводившего новые технические идеи в вопросах инженерно-строительного дела. Основные труды Г. П. Передерий посвящены теории и расчету мостов. Он дал ряд ценных инженерных решений по вопросам сооружения сборных мостов, индустриальных методов работ и применения электросварки в мостостроении. Автор новой методики преподавания курса мостов.
Особый интерес вызывала у специалистов проблема взаимодействия пути и подвижного состава. В этой области следует отметить Николая Павловича Петрова.
Николай Павлович Петров (1836—1920), русский ученый и инженер в области железнодорожного транспорта, почетный член Петербургской Академии Наук (1894 г.), инженер-генерал-лейтенант. По окончании Петербургской инженерной академии (1858 г.) работал там же на кафедре математики, которую возглавлял М.В. Остроградский. Первые исследования по механике выполнил под руководством И.А. Вышнеградского. С 1871 г. профессор Петербургского практического технологического института. В 1888—1892 гг. — председатель Управления казенных железных дорог России, с 1892 г. председатель инженерного совета Министерства путей сообщения, с 1893 г. в течение нескольких лет товарищ (зам.) министра. Активно участвовал в строительстве Транссибирской магистрали. По его инициативе создано Московское инженерное училище, ныне Московский государственный университет путей сообщения. В 1896—1905 гг. — председатель Русского технического общества.
В области отечественного паровозостроения немалые заслуги инженера А.П. Бородина.
Александр Парфеньевич Бородин (1848—1898), русский инженер и ученый в области железнодорожного транспорта, один из основоположников паровозостроения в России. После окончания в Петербурге Технологического института (1870 г.) и Института путей сообщения (1872 г.) работал на руководящих инженерных должностях Ряжско-Вяземской (до 1877 г.), Киево-Брест-ской (1877—1878 гг.), Юго-Западной (1878—1896 гг.) и Московско-Рыбинской железных дорог.
В 90-х годах XIX века, когда в России осуществлялось усиленное железнодорожное строительство, научные работы А.П. Бородина оказали существенное влияние на развитие техники железнодорожного транспорта. В 1880—1882 гг. на базе Киевских мастерских Юго-Западной железной дороги он создал первую в мире стационарную лабораторию по испытанию паровозов, провел крупные теоретические и экспериментальные работы в области создания локомотивных паровых машин с двойным расширением пара. По инициативе А.П. Бородина был построен первый быстроходный четырехцилиндровый паровоз системы «тандем-компаунд», в 1896 г. выдвинул идею применения конденсации пара на паровозах. Им был внесен ряд предложений по унификации локомотивного и вагонного парка, а также автотормозов. Предложены рациональные схемы размещения пунктов водоснабжения на железных дорогах. А.П. Бородин был бессменным председателем съездов инженеров службы тяги железных дорог России. Он активно участвовал в работах Русского технического общества; один из основателей журнала «Инженер» (1882 г.), издававшегося в Киеве, а с 1889 г. — его главный редактор. Русское общество в 1897 г. учредило золотую медаль имени Бородина на лучшие изобретения и исследования в области железнодорожного транспорта.
Егор Егорович Нольтейн (1854—1934), ученый в области железнодорожного транспорта. В 1896 — 1905 гг. преподавал в Московском инженерном училище (Московский государственный университет путей сообщения). Е.Е. Нольтейн является конструктором паровоза серии Ч, под его руководством разработан проект сочлененного паровоза типа 0-3-0 + 0- 3- 0 серии 0. В 1899 г. на Брянском заводе было построено 10 таких паровозов, в 1900—1916 гг. еще 116. Е.Е. Нольтейн разработал методы расчета уравновешивания локомотивов. Издал «Курс паровозов», учебник по динамике паровозов.
Александр Сергеевич Раевский (1872—1924), инженер-механик, ученый в области конструирования паровозов. Создал проекты ряда серий паровозов для Харьковского и Пу-тиловского заводов. Работал совместно с Я.М. Гаккелем над проектом одного из первых отечественных тепловозов, для которого сконструировал ходовую часть. Труды посвящены разработке графоаналитического метода расчета противовесов, расчетам головок шатунов паровозов, осей колесных пар и других узлов.
Рудольф Дизель (1858—1913), немецкий инженер, создатель двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. В 1878 г. он окончил высшую Политехническую школу в Мюнхене. В патентах 1892 и 1893 гг. Р. Дизель выдвинул идею создания двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу, близкому к идеальному. В 1897 г. в Аугсбурге Р. Дизель построил двигатель, основанный на принципе сжатия воздуха и самовоспламенения топлива, подаваемого в цилиндр в конце такта сжатия.
Двигатель отличался сравнительно высоким коэффициентом полезного действия, но работал на дорогостоящем керосине, имел ряд конструктивных дефектов. После некоторых усовершенствований, внесенных в 1898—1899 гг., двигатель стал надежно работать на дешевом топливе — нефти. Поэтому изобретенный Р. Дизелем двигатель внутреннего сгорания получил широкое распространение в промышленности и на транспорте, в частности, в тепловозах.
Яков Модестович Гаккель (1874—1945), ученый и конструктор в области самолетостроения и тепловозостроения, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР. Я.М. Гаккель спроектировал и в 1924 г. построил один из первых в мире работоспособных тепловозов. В 1906—1931 гг. преподавал в Московском электротехническом и Московском теплотехническом институтах, с 1936 г. — в Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта (ныне Петербургский государственный университет путей сообщения). Я.М. Гаккель — автор изобретений в области тепловозной и электрической (трамвай) тяги, электроосвещения, трудов по вопросам конструирования и расчетам локомотивов и летательных аппаратов.