НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

К.т.н., доцент В.Б. Тарабарин,

инженер З.И. Тарабарина,

студенты Токарев Р.В. и Ткаченко В.В.

Слово «музей» в буквальном переводе означает место, посвященное музам или храм муз. Музеи являются учреждениями, которые собирают, хранят, изучают и экспонируют коллекции памятников природы, культуры, искусства, предметов быта и техники. Экспонаты промышленных или технических музеев отражают техническую культуру общества на разных этапах его развития. Широко известны такие промышленные музеи как Консерватория искусств и ремесел в Париже, Научно- технический музей в Лондоне, Политехнический музей в Москве. Существует множество отраслевых технических музеев, например, авиационных, автомобильных, железнодорожных, связи и других. Область наших интересов – теория машин и механизмов или прикладная механика. В отличие от теоретической механики ТММ изучает механику механизмов реальных машин, разрабатывает инженерные методы их структурного, геометрического, кинематического и динамического анализа и синтеза. При этом исследуются как существующие механизмы реальных машин, так и вновь созданные, синтезированные или спроектированные механизмы. Эффективным средством изучения механизмов, проверки их работоспособности механизмов является физическое или натурное моделирование. При этом изготавливается копия механизма в натуральную величину или уменьшенная. При создании модели многие элементы конструкции упрощают, в качестве материала обычно используют материалы, легко поддающиеся обработке, дешевые и доступные. Критериями подобия в физических моделях механизмов являются структурное, геометрическое и кинематическое соответствие. Значительно реже создаются модели  с динамическим подобием.

С момента создания первых технических или инженерных высших учебных заведений в них стали собираться коллекции моделей механизмов. В 70-х годах 18 века в Испании Огустен Бетанкур собирает коллекцию механизмов для возглавляемого им  Королевского кабинета машин. Однако эта коллекция просуществовала недолго. В мае 1808 года кабинет был разрушен огнем французской артиллерии, значительная часть коллекции моделей механизмов погибла. Кабинет кинематических моделей (свыше 800) был создан в конце 19 века в Берлинском высшем техническом училище Францем Рело. Этот кабинет долго служил образцом для высших технических школ не только Германии, но и многих других стран [1].

П.Л. Чебышев активно занимался разработкой и созданием механизмов различного назначения [2]. Им создано более 80 различных механизмов. Наиболее известные из них: арифмометр, стопоход, гребной механизм, механизм паровой машины, прямила. Механизмы, созданные Чебышевым в настоящее время хранятся в Консерватории искусств и ремесел в Париже, в  Политехническом музее, в Сант- Петербургском университете, в МГТУ им. Н.Э. Баумана и других музеях и научных учреждениях.

В начале прошлого века, когда механика занимала ведущее место в инженерном образовании, практически любая кафедра ТММ обладала значительными коллекциями моделей механизмов. С тех пор учебные дисциплины, связанные с механикой, ушли с передовых позиций и в большинстве ВУЗов были значительно сокращены. Кафедры ТММ объединены с другими общеинженерными дисциплинами и уменьшены как по числу сотрудников, так и по занимаемым помещениям. При этом коллекции механизмов были утрачены, зачастую просто выброшены. В настоящее время значительные коллекции механизмов сохранились в МГТУ им. Н.Э. Баумана и в Станкине.

Основу коллекции механизмов кафедры ТММ МГТУ им. Н.Э. Баумана составили механизмы, закупленные в конце 19 века в Германии профессорами Ф.Е. Орловым и Н.И. Мерцаловым. Эти механизмы были разработаны и спроектированы под руководством Франца Рело и изготовлены в Берлине фирмой Густава Фойгта. Примерно такое же количество моделей изготовлены в это же время, однако, их происхождение пока не установлено. В дальнейшем коллекция механизмов пополнялась усилиями профессоров Л.П. Смирнова, В.А. Гавриленко и Л.Н. Решетова. Последний не только разрабатывал и проектировал модели механизмов, но и сам изготавливал их. Многие модели механизмов были изготовлены в мастерской кафедры ее учебными мастерами и лаборантами. Часть механизмов была подарена кафедре аспирантами и докторантами.  В 80 годы прошлого века коллекция понесла значительный урон. В процессе переезда учебной лаборатории часть моделей была утрачена. Сейчас коллекция насчитывает более 300 моделей. Среди моделей коллекции: паровая машина Чебышева, параллелограмм Чебышева, станок Леонардо, гармонический синтезатор, цевочный арифмометр и другие.

Коллекции, находящиеся в запасниках музеев, в научных учреждениях и на кафедрах учебных заведений доступны ограниченному кругу людей. Они недоступны не только широкой публике, но и многим исследователям.

В настоящее время в сети Интернет создаются сайты музеев, которые информируют о коллекциях музеев, о просветительской и научной работе, о выставках, проходящих в музее. К сожалению, сайты практически не знакомят с материалами музейной экспозиции, так как музей заинтересован в том, чтобы люди посещали его экспозицию. Одновременно, в сети создаются виртуальные музеи. Эти музеи представляют виртуальные экспозиции по определенной теме. В качестве примера можно привести виртуальные музеи: музей примитивного искусства, музей войны 1812 года и музей радиотехники. Музей примитивного  искусства построен в форме виртуальных залов по стенам, которых развешены картины. Наведение курсора на интересующую Вас картину показывает ее увеличенное изображение. Музей радиотехники содержит фотографии различных радиоприемников снабженные соответствующей информацией о заводе производителе, годах выпуска данной модели, ее  технических характеристиках.

Наиболее близкими по тематике коллекции являются разделы виртуальных музеев технических университетов Sibley School of Mechanical and Aerospeace Engineering (США), Politecnico di Torino (Италия), Kyoto University (Япония) [3,4,5].

Виртуальный музей механизмов машин базируется на коллекциях моделей механизмов МГТУ им. Баумана, МГТУ «Станкин», Текстильной академии, Политехнического музея и других. Титульная страница музея приведена на рис.1. После выбора языка (русского или английского) осуществляется переход на главную страницу (рис.2), где отражено расположение экспонатов музея. Выбрав соответствующий раздел и шкаф, переходим к материалам экспозиции.

Экспозиция музея на экране монитора размещается в шкафах, аналогичных тем, в которых модели механизмов хранились в ВУЗах в прошлом веке (рис.3). Модели расположены за матовым стеклом, при наведении курсора на модель стекло становится прозрачным. Щелчок левой кнопки мышки на изображении модели позволяет перейти к описанию модели или этикетке. Для каждого механизма составлена музейная этикетка (рис.4), в которой содержится краткое описание музейного экспоната.

Этикетка содержит:  место экспоната в предметно- типологической классификации, его название, идентификационный номер, место хранения, материалы, из которых экспонат изготовлен, габаритные размеры, краткое описание и ключевые слова, информация о разработчике и изготовителе, место создания, период и дата создания, дополнительные комментарии. Кроме этой, чисто музейной информации, в расширенном описании модели механизма дается ее техническая характеристика: место в классификации механизмов, данные по структуре и кинематике механизмов (число звеньев и кинематических пар, подвижность, избыточные связи и местные подвижности, вид преобразования движения и др.). Эта информация представляет интерес в основном для специалистов, аспирантов и студентов. Для обычных посетителей важна информация о назначении механизма, области его применения, его достоинствах и недостатках, истории создания. Таким образом, информация по каждому экспонату виртуального музея должна быть разнообразной и разноплановой, ориентированной на различных посетителей музея. Предусмотрены три вида пользователей: посетитель, сотрудник и специалист.

Рассмотрим несколько моделей из экспозиции музея.

П.Л. Чебышев не только разработал математический аппарат, позволяющий получить для точки механизма желаемое приближение к прямолинейному движению, но и  создал новую оригинальную систему паровой машины. Эта машина, по мнению некоторых русских морских инженеров [1], могла оказаться выгоднее и экономичнее распространенных в то время паровых машин Пенна и Каве, потому что позволяла сочетать движение по прямой линии с непрерывным вращательным движением; при этом части параллелограмма заменяли собой шатун, чем достигалась передача движения поршня сразу на вал. На фото (рис.5) изображены паровая машина Чебышева и ее модель. В основу машины положен созданный Чебышевым  рычажный параллелограмм, модель которого тоже хранится в МГТУ.

К уникальным моделям коллекции МГТУ можно отнести станок Леонардо. Эта модель (Рис.6) изготовлена по эскизам Леонардо да Винчи. Механизм предназначен для обработки на токарных станках деталей эллиптического сечения. По структуре и кинематике этот механизм аналогичен муфте Альдгейма, создание которой относится к более позднему времени.

Отдельный класс механизмов представляют математические инструменты: планиметры, пантографы, сумматоры, анализаторы и другие. В коллекции МГТУ хранятся две модели гармонизаторов (рис.7), механизмов созданных в начале 30-х годов профессором Л.П. Смирновым для суммирования гармонических кривых (синусоид и косинусоид) с различными амплитудами, периодами и фазами. Механизм состоит из восьми поводковых механизмов с регулируемыми эксцентриситетами и фазами. Движения толкателей механизмов с помощью системы блоков передается на пишущее устройство, движение которого регистрируется на бумаге, закрепленной на барабане. В результате получаем полигармоническую кривую, сумму восьми гармонических кривых.

Несомненный интерес представляет  модель коловратной машины c рабочими парами различного конструктивного исполнения. На рис.8 изображены сменные колеса и корпус, в который они устанавливаются при демонстрации. В коллекции рабочие пары, разработанные различными авторами: Fabry, Roots, Dart, Lecocq, Repsold, Payton и другими. Сопряженные части профилей колес выполнены по различным циклоидальным кривым. Так как такие колеса не обеспечивают необходимого для непрерывного вращения перекрытия, в коловратных машинах параллельно им  устанавливается цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача. Аналогичные модели входили в коллекцию Франца Рело [3].

Безусловно, не все модели коллекции представляют исторический интерес. Многие являются наглядными пособиями, используемыми в учебном процессе. Другие являются моделями уникальных машин и механизмов, созданных относительно недавно, в 60-70 годы прошлого века. Эти модели, возможно, рано относить к историческим памятникам. Однако их желательно сохранить до того времени, когда они станут таковыми.

Создание виртуального музея механизмов и машин на кафедре ТММ МГТУ им. Н.Э.Баумана находится в начальной стадии. Предстоит еще большая работа по систематизации и классификации экспонатов, их ремонту,  по подготовке фото и видео материалов, по совершенствованию содержания и внешнего вида сайта музея. В данной статье отражены первые результаты этой не простой работы.

Сеть Интернет дает уникальную возможность виртуального знакомства с малодоступными для большинства моделями механизмов машин. Экспонаты виртуального музея – это фотографии таких моделей и видеофрагменты, демонстрирующие их в работе. Экспонаты сопровождаются комментариями квалифицированных специалистов и оригинальными историческими документами, посвященными этим машинам и механизмам. Такой музей поможет распространению информации по истории ТММ среди пользователей Интернета, донести ее до широкого круга исследователей и использовать в процессе обучения студентов.

                   Литература

1.                 Боголюбов А.Н. Теория механизмов и машин в историческом развитии ее идей / АН СССР. Научный совет по ТММ. М.: Наука, 1976.

2.                 Чебышев П.Л. Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1955.

3.                Francis C. Moon   The Reuleax Collection of Kinematic Mehanisms at Cornell University. July. 1999. На сайте по адресу: http://kmoddl.cornell.edu/fasets/moon61899.htm

4.                Раздел на сайте по адресу: http://inet.museum.kyoto-u.ac.jp/index_e.htm

5.                Раздел на сайте по адресу: http://www.museovirtuale. polito.it/english/memorya/4- 02/4021/42100102.htm