Один векторный метод исследования рычажных механизмов и два направления его развития

Начало этой увлекательной истории уходит как говориться в глубь веков, без которых невозможно понять о том, про что будет рассказано ниже. Итак, обо всем по порядку.

Базовые принципы векторного метода исследования рычажных механизмов, основанного на применении векторного анализа и векторного преобразования координат, были освоены мною в конце завершения моей учебы на кафедре «Сельскохозяйственные машины» (сейчас кафедра носит другое название) в ГГТУ имени П.О. Сухого во время прохождения практики в РКУП «ГCКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике» примерно в 2002-2003 гг. На основе данного метода была построена моя магистерская диссертационная работа на тему «Формирование функциональной математической модели механизма навески с переменными параметрами для энергосредства», которую я защитил в 2004 г (в то время обучение в магистратуре на дневной форме составляло один год). Рождение данного векторного метода исследвоания рычажных механизмов произошло благодаря к.т.н. Чупрынину Ю.В. в стенах РКУП «ГCКББ по зерноуборочной и кормоуборочной технике». Как это произошло со всеми подробностями я думаю когда-нибудь расскажет об этом сам автор данного метода в своей монографии или докторской диссертации, а я уже в свою очередь перескажу ее и вам.

Данный векторный метод исследования рычажных механизмов отличался своей оригинальностью, наглядностью, простотой и легкостью освоения (при желании его осваивающего). Он не был похож ни на один из известных на то время методов, в которых как правило переплетались в вперемешку различные элементы тригонометрии, матриц с векторами, дифференцирования и др., после знакомство с которыми напрочь отпадало желание изучать или пробовать считать рычажные механизмы. Разработанный векторный метод показал свою высокую эффективность при кинематическом анализе различных 2D и 3D рычажных механизмов сельскохозяйственных машин, разработанных в то время РКУП «ГCКББ по зерноуборочной и кормоуборочной технике», а позднее был дополнен силовым анализом и визуализацией кинематических схем механизмов.

После окончания магистратуры в 2004 г. я начал свой трудовой путь в РКУП «ГCКББ по зерноуборочной и кормоуборочной технике» в конструкторско-исследовательский отдел «Динамики, прочности и аналитической надежности», где руководителем одного из секторов был Чупрынин Ю.В. В то время в этом отделе было условное деление на два сектора: в первом секторе приводились расчеты конструкций методом конечных элементов, а во втором все остальные аналитические расчеты, включая и расчеты рычажных механизмов векторным методом. Именно в сектор Чупрынина Ю.В. я и попал, т.к. к тому времени уже достаточно хорошо владел векторным методом исследования рычажных механизмов, что было большим плюсом. Для расчета рычажных механизмов в отделе использовался математический макет MathCAD, который я уже знал на достаточно высоком уровне, а для проведения оптимизации механизмов использовался Pascal. Кроме того, понемногу шло освоение современных пакетов таких как MSC.ADAMS, RecyrDun и Amesim.

Немного освоившись на новом месте, летом 2005 г. зав. кафедрой «Сельскохозяйственные машины» проф., д.т.н. Балакин В.А. предложили мне вести на кафедре у студентов 3-го курса (заочной и дневной формы обучения) курс «Математическое моделирование» в качестве внешнего совместителя. Работа внешним совместителем, конечно, на сулила больших денег, но сам опыт преподавания и популяризации векторного метода, перекрывали этот недостаток. На тот момент курс «Математическое моделирование» в плане организации лекционных, лабораторных и курсовых работ находился не в лучшем своем состоянии. У меня было два варианта или оставить все как есть, или все кардинальны менять. Но т.к. мне был дан полный карт-бланш, то я и остановился на втором варианте.

До начала учебы оставалось не более одного месяца, а работы предстояла большая. Я решил построить весь теперь уже свой курс «Математическое моделирование» на векторном методе исследования рычажных механизмов сельскохозяйственных машин (лекционный материал, лабораторные и курсовые работы). К тому времени у меня был накоплен достаточно большой багаж теоретического материала в данном направлении, были уже собственные научные статьи и наработки, оригинальные подходы и приемы решения задач, а также собственное видение дальнейшего развития и применения данного метода. В результате долгих и бессонных ночей был разработан буквально с нуля совершенно новый курс «Математическое моделирование» с полным лекционным материалом, девятью лабораторными работами и карточками с заданиями для защиты, а также индивидуальные задания к курсовым работам в виде различных кинематических схем рычажных механизмов сельскохозяйственных машин. Весь задуманный курс должен был последовательного шаг за шагом вести студентов от теории к практике применения векторного метода исследования рычажных механизмов, постепенно переходя от простых механизмов к все более сложным.

В то время я не задумывался об издании какой-либо методички или пособия с лекционным материалом, лабораторными или курсовыми работами. Мною было принято решение обкатать весь курс в течении нескольких лет, чтобы исключить все возможные ошибки в изложении материала (неизбежные при разработке курса за такой короткий срок), оставить только все интересное и полезное, а уже потом думать о публикации материалов. И не прогадал, в процессе выполнения лабораторных и курсовых работ периодически выскакивали определенные опечатки, какие-то места были недостаточно освещены, требовали дополнительных пояснений для студентов и т.д. Поэтому лекционный и практический курс постоянно дорабатывался и совершенствовался. Для удобства все лабораторные и курсовые работы (для студентов дневной и заочной формы обучения) были мною оформлены в формате *pdf и распространялись в электронном виде всем студентам. Кроме того, в то время я активно увлекся тематикой разработки и создания сайтов, изучал простейшие языки HTML и CSS. В итоге я создал на бесплотном хостинге Na.by небольшой сайт, посвященный теме математическому моделированию рычажных механизмов. На данном сайте я выкладывал интересный с моей точки зрения материал по данной тематике, в том числе и разработанные мною лабораторные и курсовые работы по векторному методу исследования рычажных механизмов, свои опубликованные стати (в то время еще не столь многочисленные), магистерскую диссертацию, различные методики расчета. Для популяризации векторного метода название сайта www.androskv.na.by (которое повторяло мою рабочую электронную почту) я размещал на своих визитках, а также в колонтитулах лабораторных и курсовых работ. Так что при желании можно было спокойно зайти, скачать интересующий материал и ознакомиться с основами векторного метода исследования рычажных механизмов. Со временем данный сайт стал достаточно хорошо индексироваться поисковыми системами на определенные ключевые запросы и выдавался по ним на первой странице поиска.

Первый год преподавания курса «Математическое моделирование» был достаточно сложный. Материал был еще сыроват и не опробован. Кроме того, в то время требования к обучению у многих преподавателей были заниженными, и студенты 3-го курса приходили расслабленные в ожидании как обычно автоматов и легкой защиты лабораторный работ. Доходило до того, что за многих студентов заранее приходили просить преподаватели или люди, с которыми я работал, что вынуждало меня в начале каждой семестра выступать перед группой с озвучиванием недопустимости таких подходов к учебе. Поэтому раскачка студентов шла медленно и с трудом, но все-таки шла. Мне запомнились слова одного их студентов, который на протяжении всего семестра не сдавал ни одной лабораторной работы, надеясь на снисхождение, и дотянул все до самого конца сессии, когда долгими вечерами мне приходилось принимать защиту лабораторных работ. Так вот этот студент буквально за два дня защитил все лабораторные работы, защитил по-настоящему – ответил на все вопросы и сделал индивидуальное задание по карточкам (которые прилагались к каждой лабораторной работе). Так вот он сказал: «Если бы я знал, что это так легко на самом, то я бы не тянул до последнего дня». В этом заключается и вся суть векторного метода исследования рычажных механизмов – все просто до безобразия, но это надо изучить, понять и использовать, что не всякому захочется делать.

Второй год ведения курса «Математическое моделирование» уже был достаточно плодотворный (возможно из-за распространения слухов о моей принципиальной позиции к учебе среди студентов), освоение векторного метода шло достаточно хорошо, некоторые студенты даже пробовали рассчитывать свои курсовые работы по «Теории механизмов и машин» этим методом. Дальнейшие планы были грандиозные – курсовые и дипломные работы на основе векторного метода, студенческие конференции под моим руководством и др., публикация методических указаний, практических работ и др. Но данным планам, к моему большому сожалению, не суждено было сбыться. В 2008 г на кафедре «Сельскохозяйственные машины» сменился заведующий, им стал к.т.н. Попов В.Б. и мне отказали в ведении данного курса «Математическое моделирование» в следующем году, который я уже читал на протяжении 2005-2008 гг.

Несмотря на то, что курс я уже больше не вел, я продолжал дорабатывать и пополнять свой электронной ресурс новыми материалами. Но через пару лет бесплатный хостинг Na.by прекратил сове существование и мой сайт вместе с ним. Начинать, что-то заново уже не было времени и желания. Со временем я сменил работу, успев поработать около пяти лет в ЗАО КЗ «Ростсельмаш» в Бюро расчетов и в ОАО «Сейсмотехника», где и продолжаю трудиться по сей день.

Несмотря на смену работы я продолжал развивать векторный метод исследования рычажных механизмов, разрабатывал собственные подходы и решения той или иной задачи. Следил за работами своих бывших коллег из РКУП «ГCКББ по зерноуборочной и кормоуборочной технике» (ныне это НТЦК ОАО «Гомсельмаш») и в целом за развитием науки в данном направлении. Несколько лет назад я наткнулся на работу Тащилин Л.Н. «Аналитический метод кинематического анализа рычажных механизмов» (2018 г), в которой рассчитывался многозвенный шарнирно-рычажный механизм вязальной машины, а заложенная в статье математическая модель была очень похожа на математические модели, описанные в лабораторных и курсовых рабатах моего курса «Математическое моделирование». Дело в том, что в курсе «Математическое моделирования» я ввел специфические условные обозначения и названия формул, которые невозможно придумать двум незнакомым людям с таким поразительным совпадением. Я, конечно, слышал об одновременных открытия в науке двумя разными людьми на разных континентах, но что бы так близко были похожи математические модели, я встречаю впервые. Посмотрев другие работы данного автора, а также его литературные источники, размещенные в статье, и не найдя зацепок я списал все это на необычайное совпадение и забыл.

Но вот недавно, занимаясь математическими моделями рычажных механизмов высоких классов я случай наткнулся на статью украинского автора Орловський Б.В. «Схемотехнічне моделювання механізмів основов’язальнихмашин з трьома ступенями вільності зі структурними групами ІІІ класу IV порядку» (2013 г), где снова увидел мои оригинальные условные обозначения и функции, используемые в курсе «Математическое моделирование». Это уже не могло быть совпадением, т.к. многие приведенные в статье формулы на 100% совпадали с размещенными в моих лабораторных и курсовых работах. Я рассказал об этом своему коллеги Дажасову Д.В. из НТЦК ОАО «Гомсельмаш», который, как и я до сих пор развивает данный векторный метод, и мы более детально начали поиск информации по данному автору и его соавторов. Постепенно от статьи к статье, от одного литературного источника к другому нам удалось выйти на первую работу данного автора – Орловський Б.В. «Визначення реакцій в кінематичних парах механізмів основов’язальних машин методом векторного перетворення координат» (2009 г). В начале данной статьи автор ссылается на мой электронной ресурс с лабораторными и курсовыми работами давая в статье следующее пояснение. «У працях [1,2] в основу кінематичного й силового аналізу механізмів покладено векторний метод. Метод силового аналізу [2], розроблений у Гомельському державному технічному університеті ім. П.О. Сухого на кафедрі сільськогосподарських машини, використано для отримання математичних моделей механізмів сільгоспмашин. Цей метод характеризується гарною наочністю, компактністю запису і може бути застосований для автоматизованого розрахунку з використанням персонального комп’ютера, тому пропонується його використовувати і для силового аналізу багатоланкових шарнірно-важільних механізмів основов’язальних машин». Автор статьи профессор, д.т.н, Бронислав Викентьевич Орловский - заслуженный деятель науки и техники Украины, специалист в области механики и автоматизации швейного производства.

Как оказалось еще в те ранние годы, когда я пытался популяризировать через интернет векторный метод исследования рычажных механизмов, автор самостоятельно дистанционно изучил весь предложенный мною на сайте материал на основе моих лабораторных и курсовых работ и стал успешно применять их в своей работе, создав не побоюсь этого слова, целую научную школу в этом направлении. На сегодняшний день на основе векторного метода исследования рычажных механизмов на кафедре «Прикладной механике и машин» Киевского национального университета технологий и дизайна, пишутся научные статьи, ведутся занятия, защищаются дипломные проекты и магистерские диссертации, в общем все то, что должно было быть в моем университете, но так и не получилось развить до конца.

Данный автор вместе с соавторами (одним из которых является к.т.н. Дворжак В.М., продолжающий и по сегодняшний день работать в данном направлении) начали публиковать свои работы с 2009 г, но все опубликованные работы печатались на украинском языке, поэтому было достаточно трудно выцепить их поисковиком в интернете. Кроме того, статьи были посвящены механизмам швейного производства, а мой поиск был всегда нацелен в основном на тяжелое машиностроение. Именно поэтому я так долго не знал о существовании данных работ и развитием векторного метода исследования рычажных механизмов в данном направлении.

Я попробовал связаться с данными авторами (в том числе и с Тащилины Л.Н), написав им письмо, чтобы начать перепуску и обменяться опытом в развитии векторного метода исследования рычажных механизмов, но учитывая сегодняшнюю обстановку в мире, я до сегодняшнего момента не получил ни от одного из авторов ответного письма.

Тем не менее было неожиданно и приятно узнать, что один и от же векторный метод исследования рычажных механизмов, основанный на векторном анализе и векторном преобразовании координат, получил свое независимое развитие и применительно к швейному производству в Киевском национальном университете технологий и дизайна. Все найденные работы украинских авторов по векторному методу анализа рычажных механизмов были добавлены на данный сайт в раздел «Рекомендации».