Подводя итог, предполагается, что путем индуктивного рассуждения, в сочетании с некоторыми знаниями механики, было определено, что паровой молот для нанесения «мертвого» удара требует следующих условий в клапанном механизме:
1. Что падающая часть и клапан, хотя они должны действовать относительно друг друга, не могут двигаться в одно и то же время или в прямом унисоне.
2. Соединение между падающей частью молота и клапаном не может быть жестким, но должно разрываться во время спуска падающей части.
3. Клапан должен двигаться после того, как молот остановится.
4. Чтобы вызвать движение клапана после остановки молота, должен быть промежуточный агент, который будет продолжать действовать после того, как движение падающей части молота прекратилось.
5. Очевидным средством достижения этого независимого движения клапанного механизма является импульс некоторой части, приведенной в движение падающей частью молота, или сила тяжести, воздействующая на этот вспомогательный агент.
Изобретение теперь завершено, и поскольку принципы находятся в пределах досягаемости практического механизма, не остается ничего другого, как разработать такие механические приемы, которые реализуют изложенные принципы. Это механическое проектирование является второй и, в некотором смысле, независимой частью усовершенствования машин и всегда должно быть подчинено принципам; фактически, отделение механического проектирования от принципов, как правило, составляет то, что называют случайным изобретательством.
Возвращаясь к проблеме молота, при изучении истории можно обнаружить, что создатели паровых молотов автоматического действия, способных наносить «мертвый» штамповочный удар, использовали описанный принцип. Вместо использования импульса или силы тяжести движущихся частей для открытия клапана после остановки молота, некоторые инженеры полагались на расцепление клапанного механизма от сотрясения и удара, так что клапанный механизм или его часть падали и открывали клапан. Механизм «мертвого» удара, установленный на более ранних молотах Нэсмита или Уилсона, был сконструирован по последнему плану, причем шпиндель клапана при расцеплении приводился в движение пружиной.
Я не буду тратить место на объяснение обратной стороны этой системы изобретательства, а также не буду пытаться описать, как случайный проектировщик стал бы охотиться за механическими приемами для выполнения движения клапана в приведенном примере.
Изобретения в области усовершенствования машин, независимо от их характера, должны, конечно, состоять из определенных фиксированных способов действия и соответствовать им, и никакой план доказательства истинности предложения не является столь распространенным, даже у случайного изобретателя, как прослеживание «принципов», которые управляют его открытием.
Изучая усовершенствования с целью практической выгоды, ученик не может иметь разумной надежды на достижение многого в областях, уже пройденных способными инженерами, равно как и на демонстрацию чего-либо нового в том, что можно назвать исчерпанными предметами, такими как паровые двигатели или водяные колеса; ему следует скорее выбирать новые и специальные предметы, но избегать схем, не подтвержденных в некоторой степени существующей практикой.
Уже было замечено, что смелость молодых инженеров очень часто обратно пропорциональна их опыту, не говоря уже об их недостатке знаний, и только сильным и решительным усилием в сторону консерватизма поддерживается истинный баланс при суждении о новых схемах.
Жизнь Джорджа Стивенсона доказывает, что, несмотря на новизну и огромное значение его усовершенствований в паровом транспорте, он не «открыл» эти усовершенствования. Он не открыл, что плавающая насыпь проведет железную дорогу через Чат-Мосс, равно как он не открыл, что трение между колесами локомотива и рельсами позволит поезду двигаться только за счет тяговой силы. Все, что связано с его необычной историей, показывает, что все его усовершенствования основывались на методе рассуждения от принципов и, как правило, индуктивно. Сказать, что он «открыл» нашу железнодорожную систему, согласно обычному толкованию термина, означало бы умалить его тяжелую и заслуженную репутацию и поместить его в класс удачливых проектировщиков, которые не могут претендовать на место в истории законной инженерии.
Граф Румфорд не случайно развил философию сил, на которой, можно сказать, теперь покоится вся наука динамики; он начал с методического плана продемонстрировать концепции, которые уже созрели в его уме, и проверить принципы, которые он принял путем индуктивного рассуждения. Большая часть действительно хороших и существенных усовершенствований, таких как те, что сыграли значительную роль в развитии современного машиностроения, пришла через этот путь первоначальной работы с первичными принципами, вместо того чтобы слепо блуждать в поисках механических приемов, и нынешние обстоятельства указывают на время, недалекое от того, когда случайное открытие совсем исчезнет.
(1.) Какое изменение произошло в значении термина «изобретение» применительно к усовершенствованию машин? — (2.) Что должно предшествовать попытке изобрести или усовершенствовать оборудование? — (3.) В каком смысле термин «изобретение» следует применять к работам таких людей, как Бентам, Бодмер или Стивенсон?
ГЛАВА XLI. ОПЫТ РАБОТЫ В МАСТЕРСКОЙ.
Настаивать на необходимости изучения практической слесарной обработки как части инженерного образования излишне. Инженер-механик, который не «прошел через цех», никогда не может ожидать успеха, равно как и не может командовать уважением даже самых низших рабочих; не обладая способностью влиять на других и контролировать их, он не пригоден ни руководить строительством, ни управлять деталями любого рода, связанными с инженерной промышленностью. Нет ничего, что больше вызывало бы чувство негодования у квалифицированного рабочего, чем встреча с теми, кто попытался квалифицировать себя в теоретических и коммерческих деталях инженерной работы, а затем берется руководить трудом, которого они не понимают; и квалифицированный рабочий недолго будет выявлять инженера этого класса; дюжины слов в разговоре на любую механическую тему обычно достаточно, чтобы дать ключ к количеству практических знаний, которыми обладает говорящий.
Как было замечено ранее, никто не может ожидать подготовки успешных проектов машин, кто не понимает деталей их конструкции; он должен знать, как каждая деталь формуется, куется, обтачивается, строгается или растачивается, а также относительную стоимость этих процессов при различных методах, которые могут быть приняты.
Инженер может направлять и контролировать работу без знания практической слесарной обработки, но такой контроль является лишь коммерческим и, конечно, не может распространяться на механические детали, которые обычно являются жизненно важной частью; послушание, которое может быть таким образом принудительно обеспечено при контроле других, не следует путать с уважением, которое внушает превосходное знание работы.
Выгода от изучения практической слесарной обработки заключается в уверенности, которую такое знание внушает как при руководстве работой, так и при подготовке планов машин. Инженер, который колеблется в своих планах из-за страха критики или не чувствует полной уверенности в них, никогда не добьется большого успеха.
Усовершенствования, которые полностью изменили слесарную обработку машин за последние тридцать лет, носили характер, позволяющий в значительной мере обойтись без ручного мастерства и заменить его тем, что можно назвать умственным мастерством. Чисто физический эффект, производимый руками человека, неуклонно уменьшался в цене, пока теперь почти не стал исчисляться в футо-фунтах; но необходимость в практических знаниях вместо того, чтобы уменьшиться, возросла.
Раньше ученик приходил в мастерскую, чтобы научиться ручному мастерству и ознакомиться с рядом таинственных процессов; чтобы выучить серию произвольных правил, которые могли поставить его в невыгодное положение даже по сравнению с теми, чьи способности были ниже и у кого было меньше образования; но теперь все изменилось. Ученик инженера входит в мастерскую с уверенностью, что он может изучить все, что позволяют условия, если приложит требуемые усилия; нет никаких тайн, которые нужно разгадывать; почти все проблемы достигаются и объясняются наукой, оставляя большую часть цехового времени ученика для изучения того, что является специальным.
Это изменение в инженерных занятиях также произвело изменение в рабочих, почти столь же полное, как и в манипуляциях. Человек, который имеет дело только со специальными знаниями и чувствует, что секреты его призвания не регулируются систематическими правилами, с помощью которых другие могут квалифицировать себя без его помощи, всегда более или менее ограничен и невежественен. Характер его отношений с другими делает его таким; в доказательство этого не нужно ничего лучшего, чем противопоставить интеллект рабочих, занятых в том, что можно назвать исключительными профессиями, людям, чьи занятия регулируются общими правилами и принципами. Машинист современного времени, переросший эту исключительную идею, был тем самым поднят на социальную позицию, признанно превосходящую позицию большинства других механиков, так что цеховая ассоциация, которой когда-то так боялись те, кто в противном случае стал бы механиками, больше не является препятствием.
Теперь будут даны некоторые советы, касающиеся опыта ученика в мастерской, причем такие вопросы выбраны как наиболее вероятные для интереса и пользы ученика.
При входе в мастерскую первое, что нужно сделать, — это завоевать доверие и уважение менеджера или мастера, который руководит работой; завоевать такое доверие и уважение отличается от социальных отношений и не имеет к ним никакого отношения, и должно зависеть исключительно от того, что происходит на производстве. Чтобы внушить доверие друга, нужно быть добрым, верным и честным; но чтобы командовать доверием мастера, нужно быть пунктуальным, прилежным и умным. Нет более добрых чувств, чем те, которые могут быть основаны на уважении к трудолюбию и искренним усилиям. Ученик может иметь несчастье сломать инструменты, испортить работу и не суметь во всех отношениях удовлетворить себя, однако если он пунктуален, прилежен и проявляет интерес к работе, его неудачи не вызовут недоброго негодования.
Всегда нужно помнить, что то, что предстоит изучить, не следует оценивать в соответствии с идеями ученика о его важности. Менеджер и рабочие в целом смотрят на слесарную обработку как на одно из самых почетных и интеллектуальных занятий, заслуживающее уважения и лучших усилий ученика; и хотя ученик может не считать серьезным делом сделать плохую подгонку или попасть в аварию, его оценка не является той, по которой следует судить. Малейшее слово или действие, которое заставит рабочих думать, что ученик равнодушен, сразу же разрушает интерес к его успеху и отрезает один из главных источников, из которых можно получить информацию.
Ученик, входя в мастерскую, должен избегать всего, что ведет к проявлению привередливости, будь то в манерах или одежде; ничто так не отталкивает рабочих, и, можно добавить, ничто так не неуместно в машинном цехе, как делить свое время между работой и попыткой оставаться чистым. Усилие оставаться настолько опрятным, насколько позволяет характер работы, всегда правильно, но одеваться в неподходящую одежду или позволять страху перед смазкой мешать выполнению работы — это обязательно вызовет насмешки.
Искусство оставаться достаточно чистым даже в машинном цехе стоит изучения; некоторые люди бывают в смазке с головы до ног через несколько часов, независимо от того, какова их работа; в то время как другие выполняют почти любой вид работы и остаются чистыми, нисколько не жертвуя удобством. Эта разница является результатом привычек, легко приобретаемых и легко сохраняемых.
Пунктуальность ничего не стоит, а покупает очень многое; ученик, который приходит в мастерскую за четверть часа до начала работы и проводит это время в осмотре, тем самым проявляет интерес к работе и пользуется важной привилегией, одной из самых эффективных в получении цеховых знаний. Десять минут, потраченные на ходьбу, отмечая изменения, происходящие в работе изо дня в день, дают постоянный материал для размышлений и знакомят ученика со многими вещами, которые в противном случае ускользнули бы от внимания. Однако требуется немало осторожности и проницательности, чтобы избежать своего рода негодования, которое рабочие испытывают, когда их работу осматривают, особенно если они попали в аварию или совершили ошибку, и когда такой осмотр считается продиктованным только любопытством. Лучший план в таких случаях — попросить разрешения осмотреть работу таким образом, чтобы никто не услышал просьбу, кроме того, к кому она обращена; такое обращение обычно обеспечивает как согласие, так и объяснение.
Вежливость так же необходима ученику в машинном цехе, как и джентльмену в обществе. Характер вежливости может быть изменен в соответствии с обстоятельствами и человеком, но все же это вежливость. Ученик может понимать дифференциальное исчисление, но рабочий может понимать, как растачивать паровой цилиндр; и в оценке рабочего задача по исчислению — тривиальная вещь для понимания по сравнению с растачиванием цилиндра парового двигателя. При этих обстоятельствах, если рабочему не позволено уравновесить часть своих знаний вежливостью, ученик оказывается в невыгодном положении.
Вопросы и ответы составляют основной носитель для приобретения технической информации, и ученики инженеров должны тщательно изучать философию вопросов и ответов, точно так же, как он изучает принципы машин. Без искусства задавать вопросы прогресс в изучении цеховых манипуляций будет медленным. Надлежащий вопрос — это тот, который задаваемый поймет, и ответ будет понят, когда он будет дан; не легкое правило, но правильное. Главный момент — обдумать вопросы, прежде чем они будут заданы; сделать их относящимися к выполняемой работе и не слишком многочисленными. Задавать частые вопросы — значит создать впечатление, что ответы не обдумываются, вывод, который, безусловно, справедлив, если вопросы относятся к предмету, требующему некоторого рассмотрения. Если человека спрашивают в одну минуту, что означает диаметральный шаг, а в следующую минуту, насколько чугун сжимается при охлаждении, он очень склонен быть раздраженным и думать, что второй вопрос не стоит ответа.
Важно при задавании вопросов учитывать настроение и текущее занятие того, к кому обращаются; один вопрос, заданный, когда ум человека не слишком занят и когда он в коммуникабельном настроении, стоит дюжины вопросов, заданных, когда он занят и не расположен разговаривать.
Вопрос вежливости в обычаях мастерской и вопрос целесообразности для ученика — задавать вопросы тем, кто считается наиболее информированным по предмету, к которому относятся вопросы; и в равной степени вопрос вежливости — задавать вопросы разным рабочим, будучи, однако, осторожным никогда не задавать двум разным людям один и тот же вопрос, равно как и вопросы, которые могут вызвать противоречивые ответы.
Нет в мире более щедрого или доброго чувства, чем то, с которым квалифицированный механик поделится своими знаниями с теми, кто завоевал его уважение и кто, по его мнению, заслуживает и желает помощи, которую он может дать.
Отличный план для сохранения того, что изучено, — делать заметки. Нет ничего, что помогло бы памяти больше в изучении механики, чем записывать факты по мере их изучения, даже если к таким памяткам никогда не обращаются после того, как они сделаны.
Не предполагается рекомендовать записывать правила или таблицы, относящиеся к цеховым манипуляциям, так сильно, как факты, которые требуют замечания или комментария, чтобы запечатлеть их в памяти; написание заметок не только помогает в запоминании предметов, но и развивает способность составлять технические описания, очень необходимую часть инженерного образования. Спецификации для инженерных работ — самый сложный вид композиции и могут быть сделаны длинными, утомительными и не относящимися к делу или краткими и ясными.
Существует также большое количество условных фраз и бесконечных технических терминов, которые нужно изучить, и их написание поможет в запоминании и определении их орфографии.
При составлении заметок как можно больше из того, что написано, должно быть сведено в краткие формулы, форма выражения, которая быстро становится письменным языком машинных цехов. Чтение формул в значительной степени является делом привычки, как и изучение механических чертежей; то, что в начале является лабиринтом сложности, через некоторое время становится понятным и ясным с первого взгляда.
При входе в мастерскую ученик обычно, используя цеховую фразу, «будет представлен молотку и зубилу»; он, возможно, будет относиться к этим ручным инструментам с некоторым презрением. Видя другие операции, выполняемые с помощью энергии, и машины, находящиеся в ведении квалифицированных людей, он, вероятно, будет считать рубку и опиливание малозначительными и в основном предназначенными для того, чтобы занять учеников. Но долгое время спустя, когда к его опыту добавится два десятка лет, молоток, зубило и напильник останутся самым решающим испытанием его ручного мастерства, и после изучения манипулирования силовыми инструментами всех видов самым тщательным образом, несколько ударов зубильным молотком или полдюжины движений напильником будут не только более трудным испытанием мастерства, но и тем, с которым наиболее вероятно придется столкнуться.
Научиться рубить и опиливать необходимо, если не для другой цели, то для того, чтобы быть способным судить о мастерстве других или инструктировать их. Рубка и опиливание — чисто вопросы ручного мастерства, утомительные в изучении, но однажды приобретенные, никогда не забываются. Использование напильника — интересная проблема для изучения и немалой сложности; при опиливании поперек поверхности шириной в один дюйм напильником длиной двенадцать дюймов давление, требуемое на каждом конце, чтобы направлять его ровно, может меняться при каждом движении от нуля до двадцати фунтов или более; тонкое чувство осязания, которое определяет это, — дело привычки, приобретенной долгой практикой. Удивительно, на самом деле, что истинные поверхности могут быть сделаны напильником или даже что напильник вообще может быть использован, кроме как для грубой работы.