Лекция №3

Рис. 1-9. Устройство опреснителя. При вращении вала диски покрываются тонкой пленкой теплой солоноватой воды. Эта пленка испаряется, пары ее конденсируются на неподвижных охлаждаемых пластинах, и влага стекает в сборный резервуар по специальному желобу.

Комментарии. Способы опреснения воды известны уже много веков. Поэтому задача состоит в разработке такого

способами опреснения, эта вода была наилучшей.

При разработке опреснителя группа инженеров широко использовала свои знания и изобретательность. Не изучив явления испарения и конденсации воды, не зная свойств тонких пленок жидкости и тепловых процессов, способов определения критических температур и др., группа не смогла бы разработать новый прибор.

Однако и обладая только этими знаниями, прибор не построить. Идея дисков, вращающихся в промежутках между

Подобные сведения не найти в учебниках или справочниках, они — результат объединенной работы группы инженеров.

При разработке опреснителя группа инженеров имела много возможных вариантов решения проблемы. Известны различные способы опреснения морской и солоноватой воды

— электродиализ, вымораживание и др. Большинство их еще недостаточно изучено, поэтому исследования принципиально новых способов очистки воды ведутся и в настоящее время.

Рис 1-12. На переднем плане виден искусственный остров, на котором расположен въезд в туннель. Вдали виден второй остров Для строительства каждого острова потребовалось около 2 млн т материалов. Вокруг островов устроены защитные насыпи из камней весом от 10 до 14 т.

противником, и корабли окажутся запертыми в бухте. Вследствие этого под фарватерами пришлось выстроить два туннеля. При строительстве такого уникального сооружения технология производства его деталей и их сборки имеет столь же важное значение, как и проектирование его в целом.

Эстакада длиной 28 км стоит на длинных (около 52 м) бетонных сваях, забитых в дно бухты с помощью парового молота и крана, смонтированных на барже [«Большой Д» (рис. 1-13)], которая имеет выдвижные «ноги». Баржу подводят к месту забивки сваи, и она поднимается над поверхностью воды, выдвигая свои «ноги».

Рис. 1-13. «Большой Д» — баржа с выдвижными «ногами» длиной 30,4 и диаметром 1,8 м. Кран и паровой молот забивают бетонные сваи в дно залива.

Ни шторм, ни волны не мешают в работе. Забив сваю, баржа поджимает «ноги» и переплывает к месту забивки очередной сваи.

«Большого Д» сменяет другое устройство (рис. 1-14), которое медленно движется вдоль верхушек свай. Передняя часть устройства подравнивает верхушки свай, а задняя часть устанавливает на них поперечные балки. За этим устройством следует «Установщик плит» (рис. 1-15), который укладывает на поперечные балки железобетонные плиты, образующие основание дороги. Установщик продвигается по укладываемым им перед собой стальным фермам.

приспособления, строители уложили секции в вырытую на дне залива траншею шириной 30 и глубиной 4,5 м. После соединения секций временные перегородки между ними были удалены, а над туннелем насыпали слой песка и глины. Подводный туннель соединяет два искусственных острова, которые и защищают туннель от воды в месте соединения с эстакадой. Сваи эстакады, поперечные балки, «плиты дорога, секции туннеля и другие элементы доставляли со специальных заводов. Разработка технологии строительства и специальных устройств вроде «Большого Д» и «Установщика плит» входила в задачи проектировщиков.

Выводы

На первом этапе, когда для решения задачи требуется получить тот или иной результат, о ней обычно говорят в общих чертах например, требуют разработать экономичный способ использования энергии приливов и отливов («приливная электростанция») или еще более общо: «найти экономичный способ преобразования электрической энергии».

Рассмотрим еще один пример. Фирма, производящая автомобили, обеспокоена падением спроса на ее машины. Это вызвано возросшей конкуренцией других фирм, выпускающих малолитражные автомобили. Для того чтобы восстановить спрос, дирекция фирмы решила начать выпуск своих малолитражек и поручила разработать проект группе инженеров. Дирекция сформулировала задачу лишь в общих чертах, а именно ограничила себестоимость машины, определила её вместимость и мощность двигателя. Обычно

Группа инженеров должна рассмотреть многие из них. Конечно, их знания и опыт играют немаловажную роль, но главное, что требуется от каждого инженера, — это изобретательность.

Оценивая различные возможные решения, инженер полагается на свое мнение, так как у него нет времени на исчерпывающий анализ всех возможных решений. Таким образом, главное, что характеризует инженерное искусство, — это творческий подход при рассмотрении возможных вариантов решений и собственное мнение при их оценке.

При разработке проекта инженерам приходится иногда спешить, так как заданные им сроки не всегда соответствуют реальным возможностям. В результате инженер должен найти наилучшее решение, не имея достаточного времени для оценки всех или большинства из них.

Значение экономики в инженерном деле трудно преувеличить. Для того чтобы инженер приносил пользу обществу, изделия, изготовленные по его проектам, должны быть нужными и доступными по цене потребителю.

Инженер всегда должен думать об интересах производства как с технической, так и с экономической точек зрения. Разработчики туннеля-моста, например, тщательно оценили эффективность их сооружения в общем, применяемых конструкций и материалов, стоимость рабочей силы и оборудования, необходимого при постройке. Точно так же разработчик диагностической ЭВМ оценил стоимость ее производства.

При решении многих задач инженер сталкивается с

комфортабельные и экономичные (по расходу горючего и стоимости ремонта) многоместные самолеты. Но если

максимальной скоростью полета, то придется пожертвовать комфортом, вместимостью и безопасностью. Повысится и расход горючего. Поэтому конструктор ищет компромиссное решение, более или менее удовлетворяющее всем этим противоречивым требованиям. Чем измеряется комфорт? Что повышает безопасность? Решение этих задач затруднено как тем, что они противоречивы, так и тем, что невозможно измерить, а следовательно, и сравнить такие критерии, как безопасность и комфорт.

Многие полагают, что большинство решений инженер находит, стоя у чертежной доски. Это далеко не так. Большую часть своего времени инженер наводит справки,

работе инженера.

Важную часть работы инженера составляют определение и оценка новых технических задач, например, необходимость разработать новый способ опреснения и очистки воды. Инженер должен определить, как люди будут применять разработанные им приборы и каким из них они станут отдавать предпочтение. Он обязан также предвидеть тот эффект, который вызовет появление в продаже, например, механической зубной щетки. Таким образом, деятельность инженера в большой степени зависит от нужд общества, признания полезности его изобретений и того, как эти изобретения помогают людям. Эта заинтересованность вместе с экономической стороной деятельности инженера делают его работу не столь уже сугубо технической (но, конечно, нисколько не легче), как предполагают непосвященные.

Существует мнение, будто инженер большую часть своего времени делает то, чем обычно занимается техник или механик, или даже лаборант. Отнюдь нет! Инженеру чаще приходится мыслить абстрактно, обдумывать факты, вычислять и сопоставлять и реже иметь делю с конкретными, приборами. Более того, макет разработанного инженером прибора собирают техники, поэтому даже в этом случае инженеру не всегда удается «поработать руками». Вот почему инженерная деятельность на самом деле не такая, какой ее представляют себе многие. Молодой человек, любящий возиться с автомашиной, ремонтировать домашнюю электроаппаратуру, вести химические опыты и т. п., вероятно, будет преуспевать на инженерной работе, но не лучше другого юноши, не имеющего таких наклонностей.

Автомат для сборки выключателей и туннель-мост представляют собой сложные системы, состоящие из тысяч деталей или конструкций, связанных между собой. Такая сложная система требует от коллектива инженеров знаний во многих областях науки и техники. Время, когда один инженер разрабатывал проект с начала до конца, ушло в прошлое. В настоящее время при проектировании больших систем их делят на подсистемы и поручают проектирование каждой из них отдельной группе инженеров. Так, в- проектировании космического корабля участвуют сотни инженеров. Одна группа занимается двигателем, другая— системой связи и автоматики, третья — системой навигации и т. д.

Заключение

Инженер должен решать задачи, которые формулируются обычно в виде общих требований к функциям, выполняемым прибором. Задача инженера — реализовать эти требования в конкретном устройстве (сооружении или технологическом процессе), которое дает нужный технико-экономический эффект. Для того чтобы прийти к такому решению, инженер должен применить свои знания и изобретательность, выделяя из множества возможных вариантов решений наилучшие, оценить эти варианты с точки зрения множества неуловимых и часто противоречивых критериев. Ограниченное, время не позволяет всегда дать исчерпывающее описание всех возможных решений. Вместо этого инженер вынужден полагаться на свое собственное суждение. Чрезвычайно редко можно сейчас встретить инженерную задачу, в которой экономические показатели не имеют значения.

Упражнения

1. Сформулируйте две или три известные вам инженерные задачи и найдите состояния А к В для них. Определите наиболее важные критерии и ограничения для каждой задачи.

2. Возьмите знакомый Вам прибор или устройство и попытайтесь определить противоречивые требования, которые инженеру-конструктору этого прибора пришлось выполнять.

Различие между наукой и инженерным делом

Невозможно полностью оценить роль инженерного дела, не определив различия между ним и наукой.

Работу ученого и инженера отличают повседневная деятельность каждого и конечный результат их работы (знания одного и проект прибора, сооружения или совершенствования технологического процесса другого).

Наука — область знаний, объясняющих человеку явления природы и взаимосвязь между ними. Например: материя — энергия — жизнь. Ученые стремятся расширить эти знания. Они трудятся для того, чтобы изучать, объяснять и классифицировать явления природы. В поисках новых знаний ученый принимает участие в исследованиях и уделяет большую часть своего времени следующим видам деятельности:

усвоение того, что изучено другими;

формулирование теорий (гипотез);

постановка экспериментов (их обдумывание, подготовка

и изготовление необходимых приборов);

наблюдение явлений природы;

анализ наблюдений, проверка гипотез и составление заключений;

попытки описать явления природы на языке математики;

попытки обобщить то, что изучено другими;

обдумывание и «работа за письменным столом» (эта форма деятельности занимает гораздо больше времени ученого, чем думают многие);

обнародование своих открытий, например в печати. Основное стремление ученого — расширить познания

людей. Инженер, наоборот, стремится создать реальный прибор, устройство или разработать процесс, полезный людям. Инженер созидает. Искусственные спутники Земли, служащие для предсказания погоды, радиотелескоп, электрокардиограф, атомная электростанция, замечательные электронные вычислительные машины, ракеты и самолеты, летящие со сверхзвуковой скоростью, — все это результаты инженерной деятельности. Инженер созидает все это в процессе работы, называемом проектированием (в отличие от ученого, главная задача которого — исследования). Процесс проектирования составляет саму суть инженерного дела.

Проектируя тот или иной прибор, инженер заботится о полезности, экономической целесообразности, безопасности, технологичности его творения. Ученый стремится к признанию его теории, повторяемости результатов экспериментов и к тому, чтобы его открытия повышали значимость исследований природы. Доктор Т. Кэрмен очень красноречиво описал это различие, сказав: «ученый изучает то, что существует, а инженер создаёт то, чего еще никогда не было». Так, например,

сформулировав принципы электромагнитной индукции, Фарадей как ученый внес огромный вклад в науку. Применили же его достижение инженеры, создав генераторы электрического тока. Когда в 1939 г. человек пришел к пониманию процесса расщепления атома, это было выдающееся научное открытие. Инженеры же (вместе с учеными) применили это открытие для создания ядерных реакторов.