Всеобъемлющий гений

Тысячи книг на разьых языках мира посвящены творческой деятельности великого русского гения М. Ломоносова. Поистине труды его столь огромны, вклад в мировой прогресс и общечеловеческую культуру столь значителен, что этим множеством изданий богатейшее наследие Ломоносова далеко не исчерпывается. Перед историками науки и техники все шире открывается простор для творческих поисков и исследований. Особенно это относится к изучению исключительно большой практической и теоретической деятельности великого ученого как изобретателя и конструктора, техника и энтузиаста-строителя, как зачинателя русской промышленности.

До настоящего времени сделано еще очень мало на этом благороднейшем поприще. Достаточно сказать, что как бы тщательно ни просматривать систематические каталоги библиотек и книгохранилищ, не сыскать в них книги или монографии, в которой охват материала, научная глубина его были б достойны памяти гениального русского ученого, величия дел и значения их для технического прогресса нашей Родины.

В бессмертных трудах ученого, помимо основной их научной направленности, были впервые выражены яркие идеи, сформулированы замечательные принципы, послужившие основой многим прогрессивным методам и средствам измерений и исследований, контрольно-измерительным. телемеханическим, автоматически регулирующим и ряду других приборов. Необычайно плодотворная мысль ученого так стремительно опережала время, так далеко вырывалась вперед, что, естественно, ей нужны были еще небывалая, принципиально новая техника эксперимента, новые установки, приборы, аппараты. Выдающиеся научные открытия и бесчисленные технические свершения способствовали взаимному росту, обогащали друг друга. Гармонично сочетая науку и практику, Ломоносов всегда "из наблюдений установлял теорию, через теорию исправлял наблюдения".

Многое из того, что сделал Ломоносов для развития русской науки и техники, отечественной промышленности и фабрично-заводского производства, служит сейчас с пользой людям доброй воли во всем мире. Но немало записей и чертежей, расчетов и технических описаний приборов, установок и конструкций - плодов его титанической работы - разделило участь трудов многих талантливейших творцов отечественной техники и не получило справедливой оценки в истории мирового технического прогресса. Многие документы были утрачены, многие еще, возможно, погребены в пыли архивов.

Исключительно обширно количество технических вопросов, которыми занимался Ломоносов. Даже простой перечень самых важных из них составил бы очень длинный список. Здесь геология, металлургия, горное дело, производство стекла, фарфора, бисера, стекляруса; здесь технология составления красок, различных красителей, создание станков и приборов, изготовление селитры, пороха; здесь сооружение гидросиловых установок, подъемников, лесопилок и производство насосов, различных систем часов, летательных, навигационных, гравиметрических приборов, электроприборов, астрономических и разнообразнейших оптических приборов и т. д.

Кто лучше Ломоносова, бывшего помора, мог знать нужды мореплавателей, трудности кораблевождения, кончавшиеся нередко трагически! "Новыми полезными изобретениями безопасность мореплавания умножить", - ставит он себе задачи и отлично справляется с ними. Устройство, принцип действия и работа этих приборов описаны им в труде "Рассуждение о большей точности морского пути". Более двадцати навигационных приборов были им изобретены и усовершенствованы (самопишущий компас, клизеометр, дромометр, циматометр, салометр и др.). Особо следует отметить секстант с искусственным горизонтом, справедливо названный самим изобретателем жезлом морским, являющийся и поныне одним из основных навигационных приборов морских и авиационных штурманов Ведь секстант в сочетании с квадрантом, также изобретенным Ломоносовым, дает возможность определять углы возвышения небесных светил над горизонтом и найти географическую долготу.

Универсальный барометр и гравиметрический маятник, изобретенные и сконструированные Ломоносовым, позволили замерять изменения земного тяготения. На принципе упомянутого универсального барометра строятся приборы, которыми и в настоящее время пользуются гравиметристы, подобно тому, как геодезисты пользуются приборами, созданными на базе ломоносовского определителя географического меридиана ("полуденной линии") Всесторонне выверяя свои физические гипотезы, на пути свершения величайших научных открытий Ломоносов создал и полемскоп, явившийся родональником современного перископа, и рефрактомер, измерявший величину светового преломления жидкостей и ночезрительную трубу - не что иное, как принципиальную и конструктивную основу современного ночного бинокля, и ряд других приборов.

Прочно вошли в наш бьп рентгенолучевые установки и лампы дневного света, катодные трубки и электрофоры. Но все ли знают, что эти технические свершения смогли осуществиться лишь благодаря научным открытиям и практическим опытам нашего великого соотечественника?

Ломоносовская теория электричества, установление им единства волновых процессов в основе электрических, световых и магнитных явлений, множество глубочайших суждений и прозорливых гипотез заложили фундамент последующему бурному развитию электротехники и радиотехники. Можно ли представить себе сейчас элементарный радиоприемник или сложнейшую электронно-счетную машину без радиолампы или конденсатора? Между тем рождению своему эти приборы, привычные теперь для всех и буднично называемые "деталями", обязаны великому ученому, его экспериментам над атмосферным и статическим электричеством, его трудам по изучению электроэффектов в разреженных газах.

Примером постоянного стремления Ломоносова создавать не просто контрольно-измерительные, а автоматически действующие приборы может служить конструкция его самопишущего компаса - курсографа, графически вычерчивавшего все отклонения корабля от заданного курса. На чертеже - часовой механизм, приводимая им в движение ленточная картограмма, самопишущий карандаш, кинематически связанный с компасной картушкой. Кстати сказать, эти же основные элементы конструкции встретим мы и сейчас в большинстве не только корабельных, но и промышленно-лабораторных самопишущих приборов с механическим приводом. Надо отметить, что часовой механизм, по выражению Маркса, - "первый автомат, созданный для практической цели", часто являлся основой в создаваемых ученым-новатором приборах для автоматизации измерений.

Вслед за описанными приборами ученым были созданы первый D мире дрейфограф (клизеометр), учитывающий снос и боковые воздействия ветров на точное положение корабля, а также донный вертушечный лаг - для определения скорости хода корабля. Принцип действия ломоносовского донного лага нередко применяется и в современных лагах. Действие его заключалось в следующем: вращение встречным потоком воды небольшого винта передавалось на указатель прибора через ролики, бесконечный ремень и набор редукторных зубчаток. Оси зубчаток - в соответствии с передаточным числом последних - показывали скорость корабля в милях и десятых долях мили. Во многом с этим прибором схожа работа механических узлов ряда современных счетных приборов: электросчетчиков, спидометра, газомеров и т. д. С той же целью повышения точности кораблевождения Ломоносов создал новый штурманский прибор - циматометр. Назначением последнего был учет отклонений корабля от курса, вызываемых волнением моря и заставляющих корабль идти не по прямой, а как бы по волнистой линии Принцип действия прибора - работа маятника, сохраняющего неизменность движения в пространстве, для прибопов подобного назначения не пот^пял своей актуальности и по сей день.

Время пощадило бесценный листок с собственноручной ломоносовской схемой циматометра.

На деревянном вертикальном щите, устанавливаемом в плоскости, параллельной килю, подвешен двуплечий маятник-отвес. Снизу он заканчивается грузом, сверху - в точке вращения - малой зубчаткой. Последняя при килевой качке поворачивает

большую зубчатку счетного механизма, аналогично тому, как груз маятника приводит в движение большую зубчатку счетного механизма в нижней части щита.

При килевой качке поворот щита вправо вызовет поворот большой верхней зубчатки, находящейся в зацеплении с малой зубчаткой маятника. При повороте щита влево груз маятника ударяет по стержню, который своей собачкой поворачивает большую нижнюю зубчатку.

Таким образом, на верхней круговой шкале счетного механизма стрелка показывала сумму всех углов дифферента килевой качки, а на нижней шкале - соответствующее число колебаний корабля. Отношение первого показания ко второму являлось поправкой на средний угловой размах килевой качки. Этой поправкой уточнялось расстояние, пройденное кораблем.

Все богатство работ, идей и мыслей великого ученого дает полное основание назвать его зачинателем нашей замечательной автоматической и контрольно-измерительной техники.

На центральных щитах электростанций, на диспетчерских пультах мы привыкли видеть десятки приборов: вольтметров, амперметров, омметров, тахометров и т. д. Но мало кто знает, что прообразом множества типов приборов электротехнического контроля послужил созданный Ломоносовым "определитель самого большого действия электрической громовой силы", то есть электростатический максимальный вольтметр.

За четверть века своей научной работы Ломоносов изобрел несколько десятков неизвестных до него приборов. Они должны были восполнить "инструментов к сему делу изобретенных несовершенство". Созданный им в 1741 году саморегистрирующий автоматический анемометр позволял измерять скорость, силу и продолжительность действия ветра, а также фиксировать изменения его направления. Это значительно повысило практические возможности метеорологии как науки. Конструкция ломоносовского флюгерного анемометра была позаимствована метеорологами многих стран и состояла на их вооружении вплоть до начала XIX века. Чувствительным элементом анемометра являлась легкая буковая крыльчатка, которую ветер приводил во вращение. Передаточный механизм представлял собой две пары легких зубчатых колес с большой степенью редукции, несколько направляющих блоков-роликов, которые посредством канатика приводили во вращение кольцевую стеклянную трубку с ртутью. Трубка вращалась в вертикальной плоскости, и по количеству ртути, натекающей из отверстия кольцевой стеклянной трубки в румбы секции подставленного "деревянного вместилища", и определяли, "сколько воздуха и с какой стороны протекало мимо за данное время".

Ломоносов создал ряд других оригинальных автоматических и регистрирующих метеорологических приборов, которыми впоследствии оборудовал свои обсерватории в Петербурге и Усть-Рудице. Ломоносову принадлежит идея организации Международной службы погоды и прогнозирования ее. Большое значение имела здесь его "аэродинамическая машина" - геликоптер.

Ломоносов всегда изучал досконально заинтересовавший его вопрос. Только будучи на вершине знаний о нем, приступал он к поискам путей к открытию или изобретению. Всеобъемлющие знания, стихийный материализм и тонкое художественное чутье, творческое горение и горячее сердце патриота - вот главные источники лавинообразных, следовавших один за другим замыслов и свершений. Могучая логика и пытливость ученого помогали яркому дару изобретателя, прозорливый ум исследователя дополнялся сообразительностью конструктора. Деятельность Ломоносова - высокий образец сочетания теории и практики, ясного понимания истинных путей и целей, по которым должна следовать наука, чтобы не на словах, а на деле служить народу. Все творчество великого патриота-ученого глубоко уходило корнями в благотворную почву народной жизни. Его всегда отличало стремление к неразрывной связи всех видов человеческой деятельности и культуры, к одновременному охвату насущных теоретических проблем и актуальных технических задач.

Ломоносов пришел в науку с большим запасом практических знаний и наблюдений. Работа на судоверфях, плавание по Белому морю и Ледовитому океану, знакомство с горнозаводским делом, смолокурением, добычей соли и другими видами производства - все, с чем сталкивался молодой Ломоносов, нашло свое отражение в его последующих научных трудах и технических творениях. Пристально присматривался он к технике Запада, пребывая в командировке в Саксонии и Голландии. Это также не прошло бесследно и дало свои плоды.

Ломоносов внимательно следил за всеми русскими и заграничными изданиями. Все достойное им изучалось, критически анализировалось, о чем свидетельствуют систематические записи и заметки Заинтересовавшись, например, часовым делом, важными для того времени часовыми механизмами, великий ученый не ограничивается изучением их принципов действия, конструктивных разновидностей и приобретением навыков по разработке, наладке и ремонту разных систем часов - от карманных до настенных Практическую работу он дополняет всесторонним теоретическим исследованием вопроса. И, как всегда, ни один сколько-нибудь стоящий печатный источник не ускользает от внимания Ломоносова "Протти Леопольда, что о часах механического есть в парижских записках", - значится памятная заметка в "Химических и оптических записках" ученого.

И сразу же по изучении одного этого лишь вопроса один за другим следуют творческие замыслы: создать четырехпружинные морские часы; применить в часовых механизмах колеса и шестерни без зубцов; усовершенствовать маятник и ряд других часовых деталей; применить для часового дела антифрикционные материалы (стекло, хрусталь) и т. д За замыслами следовали их воплощения Так, например, четырехпружинный универсальный хронометр Ломоносов создал задолго до англичан.

Как в примере с часовыми механизмами, имевшими тогда непосредственное отношение к материальной основе производства, Ломоносов много времени уделял и гидроприборам, гидросиловым установкам, водяным мельницам и двигателям.

В "Первых основаниях металлургии" Ломоносов дает техническое описание следующих гидроустановок: подъемника для руды с водяным колесом и двусторонним направлением вращения, водовыливных машин для рудников с многоярусной системой насосов, с ппивотом от водяного колеса, рудничной - дистанционной - насосной установки с полевыми шатунами, четкового водоподъемника на бесконечной цепи, рудопромывочной установки с гидроприводом до пяти механических рудопромывочных агрегатов, воздуходувки для доменных печей и т. д.

Ломоносовым была построена гидросиловая установка для нужд усть-рудицкой фабрики, где производились цветное стекло, бисер, стеклярус и другие стеклянные изделия по его, Ломоносова, технологии. Им же были разработаны конструкции станков для производства этих стеклоизделий. Судя по успешной работе фабрики, следует сделать вывод об удачном решении как технологических процессов, так и конструкций производственного оборудования - станков и механизмов.

На той же усть-рудицкой фабрике Ломоносовым были построены и подсобные предприятия - двухрамная лесопильная, мукомольная мельница, а также лаборатория, где размалывались материалы перед изготовлением из них стекла. И опять же Ломоносов не только изобретал и строил, он также исследовал и анализировал, находил научное объяснение явлениям, углублял их теорию. В отчете за 1754 год среди множества других находим лаконичную запись: "Деланы опыты при пильной мельнице... как текущая по наклонению вода течение свое ускоряет и какою силою бьет". Любому причастному к технике человеку XX века из написанного теперь ясно, что Ломоносовым проводились гидродинамические опыты для изыскания наиболее эффективного действия водяного потока в зависимости от его скорости и угла наклона.

Ведь подобные гидродинамические исследования не утратили свою актуальность и проводятся поныне.

Над разгадкой секрета движения воздуха в рудниках, направления тяги и причины ее непостоянства не раз задумывались и люди науки и горняки. Исчерпывающей ясности ответ на эти вопросы дал Ломоносов. Секрет заключался в соотношении высот шахтных колодцев, в схеме их расположения на горных склонах. Ломоносов не только научно обосновал свое объяснение, но и дал рекомендации с наиболее рациональными схемами расположения шахтных колодцев, штреков и штолен.

Важность рекомендаций заключалась еще и в том, что они в значительной степени снижали опасность для людей, работавших на горных разработках.

Для всеобъемлющего гения Ломоносова была характерна законченность, следовавшая от научного открытия до производственного воплощения, от разработки в деталях технологического гроцесса до организации материального производства. Сколько бы мы ни насчитывали современных видов технической деятельности, профессий и специальностей, начала их найдем в повседневных трудах Ломоносова. В нем гармонично сочетались механик и геолог, конструктор и экономист, изобретатель и рационализатор, технолог и металлург. Более того, множество конструкторских разработок он осуществлял собственноручно, изготавливая сам каждую мельчайшую деталь. Много места и времени потребовал бы перечень практических ремесел, которыми в совершенстве владел великий русский академик. Он был по надобности ювелиром и плотником, стеклодувом и слесарем, печником и фармацевтом, чертежником и лаборантом. Золотые руки умельца, ловкость мастерового человека способствовали законченности и неразрывности связи между замыслом и практикой, между научным открытием и материальным производством, помогали воплощению идей, над которыми неустанно трудился мозг гения.

"...Употребить вал железный, как у пильной мельницы о шести клюках", - читаем мы другую лаконичную запись. Здесь же и броский эскизный рисунок, сделанный рукой Ломоносова.

Мы всматриваемся в рисунок и узнаем коленчатый вал - одну из основных деталей современного двигателя внутреннего сгорания. Причем изображен самый сложный вариант вала - шести-кривошипный, с размещением колен под углом в 120 градусов.

"...Обработать тела длительным нагреванием при помощи Па-пиновой махины", - читаем мы дальше. По ходу опытов, как подтверждают документы, "махина" не удовлетворила Ломоносова, и он немедленно приступает к решительной реконструкции ее. По чертежам и пояснительному тексту к деревянной модели сестрорецкий завод вскоре изготовил новую машину в металле. И это, разумеется, не единичный, а один из множества случаев, характеризующих Ломоносова как неутомимого и вдохновенного новатора техники.

Изобретениям, механизмам и приборам, которые были созданы Ломоносовым для его непосредственной научной работы, нет числа. Нередко это были почины целых новых отраслей техники.

Перед нами протокол конференции Академии наук от 1 июля 1754 года. "Советник Ломоносов, - гласит протокол, - показал машину, названную им аэродромной, выдуманную им и имеющую назначением при помощи крыльев, приводимых в движение горизонтально в разные стороны заведенной часовой пружины, сжимать воздух и подниматься в верхние слои атмосферы, для того чтобы можно было исследовать состояние верхнего воздуха метеорологическими приборами, прикрепленными к этой машине. Она была подвешена к веревке, перекинутой через два блока, и грузами, подвешенными к другому концу канатика, поддерживалась в равновесии. При заведенной пружине она быстро поднималась наверх и, таким образом, обещала желаемое действие. Это действие, по мнению изобретателя, более бы увеличилось, если взять пружину побольше, если увеличить расстояние между крыльями и если коробка, содержащая пружину, для уменьшения ее веса будет сделана из дерева".

Всеобъемлющий гений

Если не считать обнаруженного лишь в XIX веке эскиза Леонардо да Винчи и его же описания прибора для вертикального подъема в воздухе при помощи горизонтального воздушного винта, Ломоносовым, следовательно, впервые в истории мировой техники был создан летательный аппарат тяжелее воздуха - геликоптер.

Кстати сказать, изобретение до сих пор нельзя считать до конца осуществленным. Над ним еще работают сотни творцов современной авиации.

Любопытна здесь прозорливость Ломоносова, указавшего на взаимосвязь трех важных аэродинамических моментов, определяющих качество и современных летательных аппаратов, а именно: силы тяги (мощность пружины), размаха крыльев и веса самого аппарата.

О неустанной изобретательской работе Ломоносова, о щедрости задумок, направленных на более успешное проведение его научных опытов, можно судить по следующему примеру. В одной только "заявке" от 11 мая 1752 года, адресованной конференции Академии наук, перечисляется около десяти приборов, которые необходимы Ломоносову для его научной работы. Здесь вески для взвешивания твердых тел в воде и воздухе, инструмент для раздавливания и сжимания тел, круглый точильный камень для изучения твердости тел, инструмент для получения одинаковых капель и их сосчитывания, более прочная ("соответствующая моим требованиям") Папинова машина, растирающая машина с четырьмя - железной, медной, свинцовой и оловянной - ступками, пирометр, десять термометров. Разумеется, приборов этих большей частью вообще еще не имелось. Чертеж разрабатывал сам Ломоносов, а нередко и собственноручно изготовлял по ним нужный прибор.

Исследователям удалось найти некоторые уцелевшие и, к счастью, дошедшие до нас чертежи и рисунки Ломоносова. Вот рисунок - разрез упомянутой "Папиновой махины, в лучшее состояние приведенной" Ломоносовым. Массивный толстостенный автоклав с воздушными каналами, видимо, для охлаждения корпуса; в рабочем канале помещен вертикальный ртутный термометр; установка закрыта массивной герметичной крышкой. Надо полагать, изменениями в конструкции Ломоносов добивался повышения герметичности, а значит, улучшения главного, термического, показателя. На другом рисунке изображено "точило" для испытания твердости материалов. На шарнире деревянный рычаг с постоянным плечом удерживает на точильном камне испытуемый на твердость образец. Несмотря на внешнюю простоту установки, в ней, в сущности, заложен один из принципов испытания твердости материалов, в разных конструктивно-методологических вариантах применяющийся и поныне. Остановка хорошо раскрывает еще одно, очень важное для всякого изобретения качество Ломоносова: умение достигать максимального результата самыми простыми подручными средствами.

Среди "Химических и оптических записок" содержится описание оригинального прибора для фильтрования под давлением. Любопытно, что прибор подобного назначения получил распространение лишь в конце XIX века. "Для процеживания силою насоса воды сквозь материи ставить деревянные тощие цилиндры", - читаем мы. Привлекает внимание малозначащий, казалось бы, эпитет "тощие". Вдумчивому читателю это слово говорит о многом. В своей рекомендации Ломоносов имел в виду, вероятно, цилиндры малого диаметра. И здесь опять же нельзя не подивиться и конструкторской проницательности и остроте инженерного чутья великого ученого. Ведь чем меньше диаметр цилиндра, а значит, и поршня, тем, во-первых, больше производимое удельное давление, тем, во-вторых, больше - при прочих равных условиях - герметичность (компрессия) насоса. Оба условия очень важны для установок подобного рода.

Внимательно вглядимся в рисунок прибора для определения вязкости. В основе работы его Ломоносовым заложены принципы, присущие и современным приборам определения вязкости, например вискозиметру Энглера Главный принцип - замер времени свободного истечения жидкости через отверстие неизменного сечения с учетом температуры жидкости. Поэтому Ломоносовым взят сосуд постоянной емкости и высоты: жидкость после сосуда пропускается им через воронку с калиброванным отверстием; наконец, термометр при опыте помешен прямо в истекающую жидкость. Термометр особенно свидетельствует, что у Ломоносова, как и при современных методах определения вязкости, температура истекающей жидкости рассматривалась как решающий параметр.

Из большого ряда изобретений Ломоносова, дающих представление о его работе изобретателя и техника, упомянем хотя бы следующие: машину для рефракций, катадиоптрическую трубу, "зеркало своротное в трубу" и ночезрительную трубу, усовершенствованные микроскопы, термометры, барометры, электроприборы и микроскопы, телескопы и микрометры.

Исключительная энергичность Ломоносова-производственника могла сравниться лишь с его беспримерным упорством и сосредоточенностью исследователя. Для подбора необходимой тональности мозаичных составов, напримео, он собственноручно проделал более 4 тысяч опытов; для определения необходимого стеклосостава - 2184 опыта!

Постановке опытов сопутстдуют создание и оснащение первой в России химической лаборатооии, теоретическое исследование "Теория цветов" и ряд других работ.

Ломоносовым составлены первые систематизированные руководства по металлулгми, горнозаводскому делу и другим отраслям техники и ппоизволства. Он не просто позаботился о надлежащем языке своих печатных произведений, не просто освободил и очистил их от обильных и чуждых для русского читателя иностранных терминов. Ломоносовым был создан новый, свободный язык, которым впервые заговорила русская наука и техника, были заложены основы точного и понятного словаря, которым, по сути, пользуется сегодня наша многотысячная армия представителей научно-технического творчества - наши ученые и инженеры, техники и новаторы производства. Здесь сказалась выдающаяся одаренность Ломоносова как поэта и филолога. Не зря ведь ученого даже в пушкинское время называли "витией, что истинный слог стихов и прозы ввел в России".

Впрочем, все косное и враждебное, имевшееся в ее, России, прошлом, долго еще пыталось лишь этим одним ограничить огромное значение Ломоносова для отечества.

Как истинный патриот, Ломоносов всегда заботился о преемниках для русской научной мысли, расцвету которой сам проложил блистательное начало. Он воспитывал специалистов, обучал своих помощников всему, "что сам умел и знал". Гений Ломоносова, его бесценное наследие "на заре русской науки определили особый национальный тип русского ученого, который с вариациями в последующие века воскресал в Менделееве, Лебедеве, Павлове и др.", - сказал академик С. Вавилов.

При изучении большой созидательной работы творцов русской техники второй половины XVIII века все чаще встречаемся с фактами непосредственного влияния Ломоносова на их труды. Установлено, например, что на основе ломоносовской механической теории теплоты и примечаний к "Вольфианской экспериментальной физике" другой русский гений, алтайский шахтмейстер Ползунов, разработал научные принципы своей "огненной машины" - первого в мире парового двигателя.

Необычайно велико и разнообразно наследие технического и производственного творчества Ломоносова.

История рождения замысла и воплощения каждого созданного им прибора, станка, установки, заводского процесса глубоко поучительна для каждого молодого изобретателя и новатора производства.