Теоретические основы сельскохозяйственной техники

В дореволюционной России хозяева заводов, изготовлявших земледельческие машины, принимали для производства те изобретения, которые обеспечивали им большие прибыли. Научными основами сельскохозяйственного машиностроения заводчики не интересовались. И хотя возраст сохи и плуга, например, исчисляется тысячами лет, но и в конце XIX в. их конструировали, основываясь только на опыте. Так же обстояло дело и с машинами, появившимися позднее, - жатками, сеялками, молотилками. Не делалось попыток установить зависимость конструкции земледельческих машин от свойства зерна, почвы и особенностей растений.

Несмотря на конкуренцию иностранных фирм, русские деятели сельского хозяйства создавали свою отечественную промышленность, выпускавшую сельскохозяйственные машины и орудия прогрессивных конструкций, основанных на теоретических расчетах.

Особенно большой вклад в создание теории сельскохозяйственных машин сделал выдающийся русский ученый В. П. Горячкин. С его именем связано рождение новой науки о сельскохозяйственных машинах - земледельческой механики. До работ В. П. Горячкина учение о сельскохозяйственном машиностроении и в России, и за границей сводилось к систематизированным описаниям устройства немногих машин, их эксплуатационных данных, а также к практическим указаниям по их применению, установке и регулированию. Лишенная теории, расчета и научных обобщений, недостаточно связанная с физикой, биологией и агрономией, которые должны были бы создать предпосылки для разрешения вопроса о взаимодействии сельскохозяйственной машины с почвой и растительным сырьем, наука о сельскохозяйственных машинах слабо влияла на развитие машиностроения.

Работы В. П. Горячкина, начавшего научную деятельность в конце XIX в., явились поворотным пунктом в развитии науки о сельскохозяйственных машинах. За 40 лет своей плодотворной деятельности он разработал научные основы расчета, проектирования и испытания сельскохозяйственных машин. Работы по их изучению, основанные на применении математики, теоретической и прикладной механики, а также теоретические и экспериментальные исследования их важнейших рабочих органов и механизмов позволили ученому глубоко проникнуть в сущность механики каждого вида машин. В. П. Горячкин создал общую теорию как происходящих в машинах механических явлений, так и осуществляемых ими технологических процессов. Таким образом, был открыт путь от грубого эксперимента и описательного машиноведения к подлинно научному решению сложных проблем в этой области, заложен прочный фундамент науки о сельскохозяйственных машинах. Создание новых конструкций машин и орудий впервые стало базироваться на законах механики, научно обоснованных инженерных расчетах, исследованиях и экспериментах.

В 1896 г., занимаясь преподавательской деятельностью в Петровской сельскохозяйственной академии (ныне Тимирязевская академия), В. П. Горячкин начал работать над теоретическими основами расчета и конструирования плуга. К этому времени существовали сотни разных конструкций плугов, но научного объяснения взаимодействия главной части плуга - отвала - с почвой не было. Не зная этого взаимодействия, нельзя было создать плуг, полностью отвечающий требованиям научной агротехники. "Сельскохозяйственное машиностроение, - писал Горячкин, - находясь в руках практиков, не имеет под собой научной почвы. До сих пор не существовало ни одной книги ни на русском, ни на иностранном языках по изучению конструктивных форм и расчета сельскохозяйственных машин и орудий. Поэтому общий уровень сельскохозяйственного машиностроения очень низок и производит грустное впечатление" [16].

В 1898 г. Горячкин издал труд под названием "Отвал", где доказал, что отвал плуга действует, подобно резцу при обработке металла. Получается своеобразная земляная "стружка", характер которой зависит от состояния почвы. Впервые появилась общая теория плуга.

В 1900 г. вышли в свет научные работы В. П. Горячкина - "Бороны", "Веялки", "Сортировки", "Жатвенные машины". В них раскрыты законы механики, на которых основано действие машин, и впервые делается попытка теоретически решить, каким требованиям должно отвечать устройство земледельческой машины. Эти труды Горячкина ознаменовали рождение новой науки о сельскохозяйственных машинах.

В. П. Горячкин понимал, что для создания теории сельскохозяйственных машин помимо использования большого эмпирического материала необходимы глубокие исследования и испытания сельскохозяйственных машин и орудий. С этой целью он упорно и настойчиво добивался создания машиноиспытательной станции. В 1913 г. ему удалось при Московском сельскохозяйственном институте открыть такую станцию с музеем сельскохозяйственных машин. Многие иностранные машиностроительные фирмы доставляли свои машины на эту станцию, чтобы получить от знаменитого русского ученого авторитетную оценку их конструкций. В музее насчитывалось около 200 машин и орудий отечественных заводов и лучших заграничных фирм.

Под руководством В. П. Горячкина машиноиспытательная станция развилась в крупнейший центр научно-исследовательской и экспериментально-конструкторской деятельности. Здесь сосредоточилось ядро созданной им научной школы, выполнялись экспериментальные исследования, развивалась теория сельскохозяйственных машин, здесь работали его ученики, проходили практику студенты. В 1915 г. при станции был организован тракторный отдел.

Для научной работы на станции Горячкин привлек наиболее талантливых специалистов и ученых, большинство из которых были его учениками (В. А. Желиговский, Б. А. Криль, М. М. Якуб, Н. Д. Лучинский, В. П. Селезнев, Н. В. Щучкин и др.).

В. П. Горячкин был ученым-новатором, он боролся против косных традиций. Так, еще в 1909 г. в монографии по теории жатвенных машин он теоретически доказал целесообразность установки двигателя на раме уборочных машин и преимущество самоходных машин на уборке урожая. Исследования молотилок позволили ученому выдвинуть основные положения теории рабочих органов жатвенных машин и молотилок (режущих аппаратов, молотильных устройств, органов для очистки зерна). В. П. Горячкин положил также начало изучению законов взаимодействия ведущих органов трактора и колес сельскохозяйственных машин с почвой и заложил основы теории трактора. Эти его работы в дальнейшем были развиты советскими учеными и завершены созданием современной теории трактора.

В. П. Горячкин является одним из основоположников динамики рабочих машин. В его работах, посвященных рассмотрению вопросов теории массы и скоростей сельскохозяйственных машин и орудий, дается обоснование выбора рациональных рабочих скоростей для этих машин и орудий в зависимости от характера технологического процесса, рода двигателя и его особенностей, качества материала, условий работы машины и т. д.

В. П. Горячкин рассматривал науку о сельскохозяйственных машинах лишь как одну из составных частей обширного ряда теоретических наук. Своими трудами он подготовил взаимосвязь науки о механизации сельского хозяйства с передовой агробиологической наукой, основанной трудами К. А. Тимирязева, И. В. Мичурина и Д. Н. Прянишникова.

Изучая различные сельскохозяйственные машины и орудия в лабораторных и полевых условиях, Горячкин разработал оригинальные методы получения и обработки данных исследований и испытаний. Он заложил научные основы специальной отрасли приборостроения, создав свыше 30 конструкций оригинальных приборов для проведения различного рода измерений при испытании сельскохозяйственных машин и орудий.

В. П. Горячкин был подлинным пионером высшего инженерного образования в области сельскохозяйственной механики. Ему принадлежит заслуга в создании первого факультета сельскохозяйственного машиностроения в Сельскохозяйственной академии, на базе которой в 1930 г. был образован Московский институт механизации и электрификации сельского хозяйства.