17. Актуальные инженерные проблемы XXI века

Национальная инженерная академия США организовала специальную комиссию экспертов, которые определили главные технологические задачи прикладного характера на XXI век.

1) Овладение технологией термоядерного синтеза. Запасы углеводородов не бесконечны. Ограничены запасы уранового сырья для нужд ядерной энергетики. Идут разработки в области использования альтернативных, в том числе возобновляемых источников энергии (солнечные батареи, геотермальные, ветряные электростанции и др.). Но все они проигрывают перспективе термоядерной энергетики. Учёные уже научились запускать эту реакцию в водородных бомбах, но ещё не получается управлять ходом реакции, чтобы можно было безопасно использовать термоядерную энергию в промышленных целях.

2) Улучшение инфраструктуры городов. К концу XX началу XXI века стало очевидно, что крупнейшие города мира задыхаются от потока людей, машин, товаров. А потому эта проблема требует незамедлительного решения. Необходимо создать такую систему жизнеобеспечения городов, чтобы сделать жизнь населения в городах более комфортной в экологическом, экономическом и социальном планах.

3) Использования новых информационных технологий в медицинской сфере. Большинство болезней протекают на ранних стадиях незаметно для человека. Ранняя и точная диагностика заболевания являются залогом успешного лечения. Перед учёными и инженерами стоит задача осуществить более глубокое внедрение информационных технологий в сферу здравоохранения. Важна разработка новых лекарств и методов лечения, в том числе с использованием нанотехнологий.

4) Развивать виртуальную реальность. По мнению учёных, с помощью таких технологий станет возможным решать некоторые задачи в области образования и обучения личности тем или иным навыкам, их можно будет использовать при лечении психологических расстройств, восстанавливать память и т.д.

5) Уменьшение или прекращение выброса углекислого газа в атмосферу. Концентрация углекислого газа в воздухе растёт, и людям, особенно в городах, где промышленные и транспортные выбросы этого газа крайне велики, становится всё труднее дышать, учащаются случаи заболевания болезнями органов дыхания: астмой, раком лёгких. Кроме того, необходимо также уменьшить выбросы азотосодержащих соединений в атмосферу, потому что разрушается озоновый слой Земли и возникает «парниковый эффект».

18. Вклад российских ученых в развитие инженерной деятельности.

Крупные успехи были достигнуты российскими исследователями и в изучении трения в машинах. Русский ученый Николай Павлович Петров (1836–1920) опубликовал в 1883 г. в «Инженерном журнале» работу о трении в машинах. Большое внимание ученый уделил проблеме смазывания трущихся поверхностей. Он доказал, что правильно смазанные твердые поверхности не приходят в соприкосновение: их разделяет жидкая пленка. Труд Петрова «Трение в машинах» положил начало классической гидродинамической теории трения. Формула Петрова, позволяющая определить силу трения в зависимости от качеств смазочной жидкости, скорость движения и давления на единицу трущейся поверхности, – одна из важнейших инженерных формул, которой пользуются механики.

Существенный вклад в науку в ХІХ в. внесла первая русская женщина-математик Софья Васильевна Ковалевская (1850–1891). В области механики особенно велик ее вклад в теорию гироскопов: в 1888 г. она опубликовала «Задачу о вращении твердого тела вокруг неподвижной точки», в которой указала на новый случай гироскопа. Впервые после Эйлера и Легранжа было сказано новое слово в теории волны. Своим вкладом в эту область механики Ковалевская продвинула теорию далеко вперед, оставив блестящие исследования вращения твердого тела вокруг неподвижной точки.

По-научному подошел к проблеме резания ученый Иван Тиме, опубликовавший в 1870 году труд «Сопротивление металлов и дерева резанию». Русский ученый дал научно обоснованные таблицы резания и формулы, которые перешли затем во все руководства по металлообработке. Большое значение для продвижения вперед науки о резании металлов имели работы К. А. Зворыкина, А. А. Брикса, Я. Г. Усачева, А. М. Игнатьева.

Многим обогатил механику и «создатель кораблестроительной науки» Алексей Николаевич Крылов (1863–1945). Разрабатывая метод подобия, основы которого заложил еще Кулибин, он дал теорию моделирования кораблей. Крылов оставил глубокие исследования в труднейшей отрасли механики, изучающей гироскопы. Его труды по теории гироскопа, стали настольными книгами конструкторов навигационных приборов. Теория Крылова помогает строить морские и авиационные гирокомпасы и автопилоты.

Новое слово в машиностроении сказал академик Василий Прохорович Горячкин (1868–1935). С его именем связано рождение науки о сельскохозяйственных машинах. В 1900 г. он печатает научные работы «Бороны», «Веялки», «Сортировки», «Жатвенные машины». Раскрывая законы механики, на которых основано действие машин, он впервые пытается теоретически решить, каким требованиям должно отвечать устройство земледельческой машины. Этими трудами и ознаменовалось рожде-ние науки о сельскохозяйственных машинах.