Русских инженеров в 19-м веке ценили по всему миру, в частности за широкий кругозор и практические навыки.
Подход к техническому обучению, разработанный Дмитрием Константиновичем Советкиным (1838–1912), предусматривал глубокое изучение фундаментальной теории, узкоспециализированных прикладных областей с постоянным взаимодействием с промышленностью.
Именно эти три базовых принципа являлись основой обучения.
Студенты учились понимать всё через прикладной опыт. Так формировалось инженерное мышление.
Существовала ещё одна особенность. Главные конструкторы крупных государственных проектов (от Транссиба до космической программы) подчинялись напрямую руководителю страны. Это имело как плюсы, так и минусы.
Краткая историческая справка. Основу русской инженерной школы заложил Пётр I, издав 27.01.1701г указ об организации в Москве Школы математических и навигационных наук. Отдельно было уточнено, что "школа оная потребна не только к единому мореходству и инженерству, но и артиллерии и гражданству к пользе".
Примерно тогда же появилось слово "инженер" от латинского ingenium, что значит "талант". Его ввёл в оборот учёный и богослов Феофан Прокопович.
Решение было весьма своевременным. Для превращения ремесленно-аграрной страны в передовую промышленную державу были нужны свои специалисты и собственная инженерная школа.
Благодаря новым инженерам в стране постепенно начался промышленный рост.
Начали развиваться кораблестроение и горное дело. На Урале построены первые сталелитейные заводы. Появились разнообразные мануфактуры.
Для развития промышленности требовались не только грамотные инженеры, но и преподавательской-профессорский состав.
Одним из таких умельцев стал Андрей Нартов - личный токарь Петра I. Он создал первый в мире токарно-копировальный станок с механизированным суппортом, который позволял вытачивать детали чётко заданной формы, а не выверять их на глазок.
По поручению Петра I Нартов придумывал способы для колки камней для Кронштадтского канала, систему шлюзов на канале, сверление фонтанных труб и т.д. Кроме того, Нартов занимался подготовкой токарей и механиков.
Инженерные задачи в 19-м веке
К середине 19-го века Россия превратилась из ремесленной страны в фабрично-заводскую. Требовались люди, которые могли не только управлять сложными машинами, но и совершенствовать их и создавать новые агрегаты.
Другая задача, стоящая перед российскими инженерами - создание развитой системы транспортных коммуникаций. Поэтому вплоть до 1917г самым финансируемым ведомством России оставалось Министерство путей сообщения.
Профессия инженера стала одной из самых престижных, перспективных и уважаемых.
За подготовку инженеров взялись серьёзно
Началось всё с французов. В 1795г Конвент Французской республики основал первый вуз нового типа - Политехническую школу, L'Ecole Polytechnique. С передовыми Лагранжем, Лапласом и Монжем в роли профессоров и конкурсными вступительными экзаменами. Инженеры у них стали получаться отличные, и в других развитых странах, в том числе и в России, захотели своих таких же.
20 ноября 1809г Александр I подписал манифест об учреждении Корпуса и Института инженеров путей сообщения. Первых преподавателей прислал туда после Тильзитского мира Наполеон Бонапарт. Среди них были известные учёные Клайперон, Базен, Фабр, Дестрем и Потье. Чуть позже к ним присоединились наши выдающиеся математики Остроградский и Буняковский. И довольно быстро удалось добиться того, что у студентов-инженеров математическая подготовка стала круче, чем у математиков из Санкт-Петербургского университета.
Количество инженерных вузов постепенно увеличивалось: в 1819-м открылась Инженерная академия, в 1820-м - Артиллерийская, а в 1828-м - Технологический институт. И это были одни из первых высших технических учебных заведений в Европе. Они появились одновременно с институтами в Праге и Вене и заметно раньше, чем большинство высших технических школ Великобритании, Швейцарии и Германии.
При этом инженерные училища находились под патронажем императора и его семьи, и это была уникальная для Европы ситуация: таким высоким положением пользовались разве что французские вузы. Всё это привело к тому, что вплоть до шестидесятых годов 19-го века Российская империя была впереди планеты всей по количеству и качеству подготовленных инженеров. Они были универсальными специалистами, которые сразу после института умели работать самостоятельно и принимать сложные решения в "полевых" условиях.
Требования к абитуриентам инженерных училищ были очень высокие. Например, на кораблестроительное отделение могли поступить только те, кто закончили школу с золотой медалью. А чтобы учёным тоже было интересно работать, они могли беспрепятственно пользоваться хорошо оснащёнными институтскими лабораториями для любых своих экспериментов и двигать науку дальше. Каждый вуз с гордостью выпускал свой ежегодный сборник научных трудов преподавателей.
Особенно показательна история МГТУ имени Н.Э. Баумана, который вырос из ремесленного училища (Московское ремесленное учебное заведение, МРУЗ). И стал одним из лучших технических вузов страны. Уровень учебного заведения сильно поднял директор Адольф Андреевич Розенкампф:
- Организовал при училище завод и обязал всех студентов работать на опытном заводе и дополнительно проходить практику на предприятиях. Это нужно было, чтобы они "почувствовали металл" и разобрались, как на практике изготавливается то, что написано в проекте;
- Ввёл многоуровневую учебную систему: сначала все поголовно студенты три года занимались базовой подготовкой, затем ещё три года получали мастерский разряд. А после этого самые талантливые и упорные ещё на два года попадали на дополнительный курс.
Отказался от иностранных преподавателей, заменив их лучшими отечественными профессорами. Одновременное преподавание в нескольких вузах только поощрялось.
Уже в 1855г МРУЗ, формально оставаясь ремесленным училищем, стал одним из лучших технических вузов страны. А в 1868г, незадолго до смерти Розенкампфа, его переименовали в ИМТУ - Императорское московское техническое училище.
Началась популяризация науки, техники и профессии инженера
Первая всероссийская выставка мануфактурных изделий открылась 9 мая 1829 года на Васильевском острове в Санкт-Петербурге. Любой желающий мог посмотреть не только на саму продукцию, но и на машины, которые использовались для её изготовления. Выставка оказалась весьма популярной и положила начало целому ряду подобных мероприятий в разных городах России.
Важную роль стала играть популяризация науки и техники. К концу 1880-х в стране было около полутора тысяч общественных организаций и примерно двести научных сообществ, которые занимались этой деятельностью во главе с Русским техническим обществом, РТО.
Оно возникло в 1866г, чтобы всячески содействовать развитию науки и техники, координировать учёных с промышленниками и друг с другом, издавать книги и готовиться к международным и отечественным выставкам и конференциям. Инициатива по созданию общества была частной, но государство её поддержало.
В 1871г благодаря РТО в центре Санкт-Петербурга появился Музей прикладных знаний, при котором находилась библиотека с читальным залом и проходили общие собрания членов общества. А в 1872г открыли Политехнический музей в Москве. В обоих музеях читали публичные лекции, проводили собрания, устраивали выставки разнообразных конструкций, машин и приборов.
20-й век
В конце 19-го – начале 20-го века случился большой и уверенный подъём в экономике России, который в свою очередь вызвал большие изменения в отечественном инженерном образовании, и в первые десятилетия 20-го века в стране насчитывалось уже больше двадцати высших учебных технических заведений.
Сами вузы заметно изменились: перешли на предметную систему, разрешили свободное посещение занятий, ввели экзаменационные сессии и ограничили количество пересдач.
Согласнно статистике с 1901 по 1917 год количество подготовленных в технических вузах страны инженеров возросло в два раза, по сравнению с последней четвертью 19-го века.
Помимо высших, в стране появилось множество средних технических учебных заведений, задача которых была воспитывать ассистентов, помогавших инженерам. На одного ассистента на предприятии и стройке должно было приходиться два техника.
Совершенно логично, что в этот период Россия обогнала многие промышленно развитые страны.
В конце 19-го - начале 20-го века появилось огромное количество новых дорог, мостов, железнодорожных путей, а инженеры-мостовики стали инженерной элитой.
Революция, спад и подъём
После революции какое-то время инженерная школа ещё продолжала существовать несмотря на то, что множество профессоров и учёных уехало из страны. В 1925г общая численность студентов на физико-математических факультетах даже немного превышала дореволюционную. Но в 1930г грянула реформа образования. Старые институты расформировали и открыли на базе их факультетов много маленьких учебных заведений, которые должны были готовить узких специалистов по укороченной программе.
Олднако хуже всего на образовании сказалось слияние в 1918г всех школ в единые трудовые школы. Целостность гимназического образования ухудшилась, а требования к выпускникам упали: очень уж неоднородным получился состав учеников.
Впрочем, советское правительство быстро спохватилось. В 1931-м требования к преподаванию в вузах ужесточились. Всплыли недостатки системы, готовившей узких специалистов, и многие вузы вернулись к дореволюционным программам. Были восстановлены вступительные экзамены, установлены учёные степени кандидата и доктора наук и звания ассистента, доцента и профессора.
Преобразилось и школьное образование: появился новый тип средней школы, разделённой на три ступени, а требования вернулись к дореволюционным.
Промышленность развивалась по пятилетним планам и полностью контролировалась правительством страны. Благодаря этому конструкторская деятельность стала гиперцентрализованной: разработка всех новых конструкций по какой-то одной теме могла теперь находиться в одном центре.
Очень много для этого сделал академик Иоффе
Абрам Иоффе был известен в научных кругах по всему миру своими работами по физике твёрдого тела, полупроводникам, диэлектрикам. Его высоко ценили Резерфорд, Эйнштейн, Рентген и другие светила науки.
Самая главная заслуга Иоффе - создание в СССР уникальной физической школы, очень тесно связанной с конкретным производством и реальной инженерной работой. Он организовал после революции физико-механический факультет в Политехническом институте, помог открыть в Ленинграде Дом учёных, участвовал в создании нескольких физико-технологических институтов в разных уголках страны. Да и вообще, в целом все до одного выдающиеся советские физики первой половины 20-го века были его учениками.
О том, насколько именно крутой была русская инженерная школа, можно судить по достижениям тех, кто к ней принадлежал.
Иван Вышнеградский и автоматическое регулирование
Паровые машины второй половины 19-го века были мощными и прогрессивными, но имели нехорошую привычку взрываться от перенапряжения. Поэтому вопрос о надёжных контроллерах, которые могли чётко и безотказно реагировать на изменение нагрузки, стоял как нельзя остро.
В принципе, к тому моменту, как Вышнеградский взялся за эту работу, следить за паровыми машинами уже умели: для этого нужны были старые добрые центробежные регуляторы, которые использовались ещё в ветряных мельницах. Когда нагрузка на маховик машины сокращалась, уменьшался и доступ пара в цилиндр, а с ним и мощность на выходе. При возрастании нагрузки паропровод открывался шире, и мощность увеличивалась. Проблема была в том, что подбирать размеры для каждой детали такого регулятора приходилось индивидуально, методом проб и ошибок.
Вышнеградский вывел ряд математических уравнений и сумел придумать формулы для расчёта очень чувствительных и безотказных регуляторов. Его работы моментально перевели на несколько иностранных языков и начали использовать по всему миру.
Дмитрий Журавский, железнодорожные мосты и шпиль Петропавловского собора
Паровозы были большими и тяжёлыми, но пока они ездили по рельсам, которые лежали на земле, ничего страшного в этом не было. Куда хуже дела обстояли, когда нужно было пересекать реки: мосты обычного сообщения категорически не подходили на роль железнодорожных из-за огромных динамических нагрузок. Американский инженер Гау придумал, как сделать их несколько лучше, но его мостовым опорам всё ещё недоставало прочности.
Журавский сделал модель фермы Гау, заменил все болты проволочками и нагрузил. Проволочки начали колебаться и издавать разные по тону звуки. Инженер предположил, что и нагрузка на разные части фермы тоже будет разной. Исходя из этого, он придумал свой способ расчёта мостовых ферм с учётом этой информации.
Второй крутой его проект - замена деревянных конструкций шпиля на соборе Петропавловской крепости на металлические. Опыта создания сквозных пирамидных сооружений из металла в мире на тот момент ещё не было. Он появился благодаря Журавскому, который придумал методы точного расчёта двутавровых балок, и шпиль поменяли.
Оба метода используются по сей день.
Пафнутий Чебышёв и математический подход к инженерии
Вообще, изначально Чебышёв был математиком-теоретиком и основоположником математической теории синтеза механизмов. Он сделал огромное количество открытий в математике, был академиком 25 академий мира и почётным членом всех российских университетов.
Но потом он начал делать уникальные прикладные вещи. Например, он много работал над преобразованием разных видов движений: круговое в прямолинейное, возвратно-поступательное в качательное и так далее. Например, в тех же паровых машинах для того, чтобы поршень ходил прямо, использовался механизм Уатта. Работал он не то чтобы хорошо, параметры его звеньев приходилось подбирать на глазок, а сами звенья быстро истирались и изнашивались. Чебышёв придумал метод теоретического расчёта выпрямляющих механизмов, который позволял избежать всех этих неприятностей.
А ещё он сделал и показал на Всемирной выставке в Париже 1878 года первого в мире шагающего робота.
Чебышёв создал теорию механизмов и машин. Придумал множество самых разных механизмов, которые могли точно воспроизводить сложные движения, работали с остановками, преобразовывали непрерывное движение в прерывистое и так далее. Другие его изобретения - это самокатное кресло, сортировальная машина и гребной механизм, повторяющий движение лодочных вёсел.
Григорий Игнатьев, телефонирование и телеграфирование по одному кабелю
До его изобретения нормально разговаривать по телефону, подключённому к телеграфному проводу, можно было только при выключенных телеграфных аппаратах: слишком сильными были помехи.
Григорий Игнатьев придумал установить конденсатор, чтобы отделить телефонные токи переменной частоты от телеграфных импульсов. Чёткость работы аппаратов увеличилась, а помехи - уменьшились. Но патентовать своё изобретение учёный не стал.
Николай Пильчиков и масса изобретений, от сейсмографа до скафандра
Николай Пильчиков - гениальный учёный-универсал, у которого на счету огромное количество изобретений и открытий в самых разных областях.
Он исследовал радиоактивность, рентгенографию, поляризацию света, радиоуправление. Сконструировал дифференциальный ареометр, термостат, однониточный сейсмограф, рефрактометр, скафандр для пилота, фотогальванографию - способ получения изображения на металлической пластине, прибор для измерения магнитного поля Земли… А начал с того, что в 1883 году одним из первых предположил, что причина Курской магнитной аномалии в залежах железной руды.
Кроме того, он изобрёл беспроводную связь и механизм, способный принимать радиоволны определённой длины. Его устройства умели из закрытого зала зажигать огни маяка и переводить семафорные стрелки на железной дороге снаружи. С их помощью можно было устанавливать телеграфную связь так, что третьи стороны не могли прочесть сообщение или прервать её.
Владимир Шухов и ажурные башни
Владимир Шухов тоже был универсальным инженером. Первое, что он сделал, - придумал и запатентовал в 1891 году промышленную установку непрерывного крекинга нефти, разработал основы подъёма и перекачки нефтепродуктов, разработал методику расчёта цилиндрических стальных резервуаров для нефтехранилищ, создал классическую теорию нефтепроводов.
Затем разработал очень эффективный водотрубный паровой котёл и получил за него золотую медаль на Всемирной выставке в Париже.
Но самую широкую известность Шухов получил за гиперболоидные башни с сетчатыми стальными покрытиями. Такие конструкции использовались в самых разных сооружениях - маяках, опорах линий электропередач, водонапорных и радиобашнях и так далее. В общей сложности Шухов построил более двухсот сооружений.
Николай Зелинский и угольный противогаз
Николай Зелинский был совершенно выдающимся учёным, который мог устроить целую научную революцию в любой области химии - от добычи нефти до химии белков. Но самое известное его изобретение - противогаз с угольным фильтром.
Идея была простой и гениальной одновременно: использовать в качестве защиты от отравляющих газов древесный уголь. А технолог завода "Треугольник" Михаил Куммант предложил присоединить к фильтру эластичную резиновую маску, чтобы обеспечить плотное прилегание к любой голове.
Зелинский сразу решил, что патентовать вещь, которая спасает жизни, нечестно и безнравственно, поэтому уже через год противогазами его конструкции пользовались по всей Европе.
Пётр Лазарев и ионная теория возбуждения
Вообще-то Пётр Лазарев изначально учился на медицинском факультете Московского университета, но физика увлекла его со всей серьёзностью. Он организовывал экспедиции по изучению Курской магнитной аномалии, изучал причины океанических течений.
А ещё Лазарев вывел единый закон раздражения, исследовал процесс физиологической адаптации органов чувств (преимущественно зрения, а также слуха, вкуса и обоняния) к действующим на них раздражителям и разработал ионную теорию возбуждения, которая нашла большое применение в области аналитической химии, биологии и медицины.
Олег Лосев и полупроводники
В 1920-е годы радиолюбительство было чуть ли не эпидемией. Государством это увлечение тоже поддерживалось. Но было одно но: радиоприёмники делались тогда на электронных лампах, которые, во-первых, были в дефиците, во-вторых, дорого стоили, а в-третьих, требовали отдельный источник электропитания.
Лосев же придумал регенеративный приёмник "Кристадин", который работал от трёх батареек для карманного фонарика и умел принимать и передавать радиосигналы на большие расстояния. Патентовать своё изобретение он отказался, зато издал брошюру, по которой "Кристадин" мог изготовить каждый.
Когда Лосев исследовал карбид кремния, он обнаружил способность полупроводников генерировать электромагнитные излучения в световом диапазоне волн. Так было сделано одно из перспективнейших открытий электроники - электролюминесценция полупроводникового перехода.
Вертолёты Игоря Сикорского
Серийно производить вертолёты начали в США в 1944 году, а изобрёл их эмигрировавший после революции выпускник Киевского и Санкт-Петербургского политехнических институтов, инженер Игорь Сикорский.
Вообще, свой самый первый вертолёт он собрал в 1909 году, но эта модель так и не смогла подняться в воздух вместе с пилотом, и Сикорский на долгое время забросил эту идею.
В Америке ему с большим трудом удалось открыть в 1923 году свою авиационную фирму Sikorsky Aero Engineering Corporation, в которой он продолжил конструировать самолёты, а затем и вертолёты. Первый вертолёт Сикорского, которому удалось подняться в небо вместе с пилотом, взлетел в 1939 году.
Правда, первым вертолётом, который успешно совершил управляемый полёт, была машина, придуманная другим российским инженером - Георгием Ботезатом - в 1922 году.
Вертолёт Ботезата выглядел по современным меркам странновато, серийно не производился, но ведь летал
Владимир Зворыкин и телевидение
Над возможностью передавать изображения на расстоянии трудились многие. Но окончательно довёл эту идею до ума Владимир Зворыкин.
В 1911 году вместе со своим учителем Борисом Розингом он создал систему для передачи очень грубых и пока неподвижных изображений на электронно-лучевую трубку в приёмнике.
Дальше сразу несколько изобретателей в разных странах с разной степенью успешности делали передачу неподвижного и движущегося изображения (довольно чёткого, кстати) на расстоянии, по медным проводам, или радиоканалу, в основу которых лёг дисковый сканер Нипкова и электронно-лучевые трубки. Это было механическое телевидение, и качество изображения было довольно хорошее. Главная проблема была в том, что эти трубки были очень маленькими.
А Зворыкин придумал, как сделать цифровой кинескоп с более крупными картинками.
Примечательно, что само телевидение учёный терпеть не мог. Его завораживала идея передачи картинки из каких-нибудь труднодоступных мест, например, с Луны или Марса, и телешоу он считал ужасной деградацией всего на свете.
Кроме того, Зворыкин работал над первыми приборами ночного видения, инфракрасными прицелами и электронными микроскопами. А ещё он разработал систему эндорадиозондирования: пациент глотает радиопилюлю, а врач смотрит, что происходит с его пищеварительным трактом.
Исаак Кикоин и уран-235
Исаак Кикоин - это автор идеи проводить всесоюзные олимпиады по физике и принимать победителей в вузы без экзаменов. А ещё он вместе с братом написал советские учебники по физике для средней школы.
На счету Кикоина несколько очень важных открытий в атомной физике, физике твёрдого тела и ядерной технике. Но самый крутой проект Исаака Кикоина - создание уникального завода, на котором изотопы урана разделялись центрифужным методом. То есть он научился добывать уран-235.
Сергей Королёв и космическая эра человечества
Просто небольшой список того, что было изобретено и осуществлено под его руководством:
- первый искусственный спутник Земли,
- первые автоматические станции, отправленные к Луне и на Луну,
- полёт человека в космос.
Маленькая историческая справка может быть продолжена ещё длинным списком, но и среди перечисленного уже более чем достаточно материалов, чтобы подтвердить мысль о том, что русская инженерная школа - явление достойное, чтобы взять его за основу в подготовке технических специалистов.
Правда, была одна особенность русской инженерной школы, которая мешала продвижению впереди планеты всей по инновациям.
Всоветское время, да и в дореволюционное тоже, наука воспринималась практически как чистое творчество. А творчество не продаётся. Учёные были заняты открытиями. Они исследовали и конструировали. Делали опытный образец, который зачастую нужно было периодически подкручивать, чтобы он продолжал работать. Получали свою долю признания и славы. И на этом всё.
Как дальше внедрять их исследования в работу и внедрять ли вообще это была забота государства. Вопрос о прибыли перед учёными просто не стоял. Самой важной задачей было придумать что-то на пользу людям и по дороге самореализоваться на интересной работе. А деньги это низшая материя.
Образ успешного инженера-предпринимателя, который сначала придумал что-то гениальное, а после заработал на этом много денег, эдакого условного Эдисона, умевшего поставить на поток любое изобретение и извлечь из этого прибыль, отсутствовал в принципе.
А потом мы чуть всё не растеряли
В девяностые СССР перестал существовать, и государство сильно урезало расходы на науку и технику. И та и другая практически перестали существовать. Желающих доводить опытные образцы до промышленного производства почти не осталось, а престиж инженерного образования упал и закатился под плинтус.
Так продолжалось до недавнего времени и маятник качнулся в обратную сторону
Спрос на инженеров за последние три года вырос в 2,5 раза. На самых верхних уровнях всё чаще звучит тема возрождения лучших подходов к формированию инженерного мышления, и не просто звучит, а и запускается в действие. К 2030г планируется к запуску не меньше полусотни инженерных школ.
Стартуют федеральные проекты, например, "Передовые инженерные школы". Его цель - готовить специалистов для высокотехнологичных секторов экономики. Направления самые разные, от сельского хозяйства до информационных технологий, программирования и скоростных железных дорог. Вот тут как раз появляется та самая тесная связь между вузами и реальным производством, которую всегда поддерживала русская инженерная школа.
Включаются вузы - по данным Минобрнауки, в 2024г на технические специальности поступило на 24 % больше абитуриентов, чем ещё три года назад. Обновляются учебные программы технических вузов, в разработке которых теперь участвуют представители промышленности. Есть много интересных технологических проектов для школьников и молодёжи. Есть даже программы формирования инженерного мышления у младших школьников и даже дошкольников!
Применение цифровых технологий в промышленности - это уже не абстрактный термин, а вполне себе реальность. Есть ощущение, что растёт и престиж инженерных профессий. Да и зарплаты инженеров тоже.
Современному инженеру нужно три вещи: система образования с хорошими лабораториями, финансирование и система заказа. Задача текущего времени - не просто построить работающую цепочку от идеи до востребованного продукта, а сформировать у инженеров системное мышление, видение задачи в целом, а не "от сих до сих".
И, пожалуй, есть признаки того, что инженерная школа движется в нужном направлении.
По мотивам отсюда
0 comments