Кто — кого?

Уатт избавил машиниста от этой утомительной работы. Он изобрел специальный регулятор, автоматически поддерживающий определенное число оборотов при изменениях нагрузки. И если раньше изменение режима работы двигателя машинист улавливал на слух или, пользуясь приборами и перемещая заслонку, регулировал доступ пара в цилиндр, то теперь это делал автомат. Центробежный регулятор, вал которого приводится во вращение двигателем, «улавливает» изменения оборотов последнего с помощью грузов. Под действием центробежных сил грузы расходятся, когда обороты вала растут, и опадают, когда обороты уменьшаются. При этом они с помощью механической передачи приводят в движение заслонку, соответственно уменьшая или увеличивая подачу пара в цилиндр.

Машинист, как и регулятор, действует так, чтобы устранить рассогласования между заданными и фактическими оборотами. Двигатель — слуховые или зрительные ощущения машиниста — мозг — вот полукольцо обратной связи, построенное по уже знакомой нам схеме, когда управление машиной осуществляет человек.

В паровой машине с регулятором в кольцо управления вместо машиниста включены механизм грузов и механизм привода заслонки. Эти механизмы в обычных условиях работают надежнее машиниста: они не устают, не отвлекаются, они не размышляют о посторонних предметах и не подвержены настроениям. Их только нужно периодически смазывать и проверять. И один из них будет исправно собирать и передавать информацию о самых малых изменениях оборотов второму механизму, который эту информацию использует для выработки сигнала, управляющего заслонкой.

Есть очевидная аналогия между тем, что делают машинист и регулятор. Но, конечно, нет никакой аналогии между тем, как они это делают. Можно совершенно точно рассчитать все действия регулятора, количественно оценить все его характеристики. Что касается действий машиниста, то они никакому прямому математическому расчету не поддаются, а в характеристиках, которые в случае необходимости выдаются машинисту, приводятся, безусловно, очень важные, но все-таки чисто качественные оценки: «хороший», «знающий», «умелый».

Регулируя обороты двигателя, машинист одновременно выполняет ряд других обязанностей, связанных с обслуживанием двигателя и управлением им.

Механизмы регулятора выполняют единственную функцию — поддержание оборотов двигателя на одном и том же уровне.

Образно говоря, «на глазах регулятора» может начинаться авария, требующая немедленной остановки двигателя, а он будет тупо вести двигатель к неминуемой катастрофе, до последнего мгновения стремясь поддерживать постоянную скорость вращения.

По-разному действуют машинист и регулятор, выполняя задачу регулирования оборотов. И вместе с тем они реализуют один и тот же принцип управления, в основе которого лежит идея обратной связи.

Сердце машиностроения

Мельчайшие части часов и приборов, гигантские роторы турбин, множество деталей всех машин обрабатывают на металлорежущих станках. И детали самих станков также обрабатывают на станках.

Станкостроение — сердце машиностроения. И нет, пожалуй, ни одной отрасли техники, которая бы могла похвалиться таким многообразием типов, конструкций и размеров машин.

Устройство простого токарного станка известно почти каждому. Обрабатываемое изделие вращается, резец вместе с суппортом продольной подачи движется вдоль оси станка, а вместе с суппортом поперечной подачи — в поперечном направлении. Движением суппортов можно управлять вручную, вращая маховички, соединенные с винтами подач. А если включить автоматическую подачу суппортов, то они будут равномерно двигаться вдоль или поперек оси станка, резец — обрабатывать различные гладкие и ступенчатые валики, втулки, цилиндры.

Остановив обрабатываемое изделие и заменив резец на вращающуюся фрезу, превратим токарный станок в фрезерный. Перемещая стол станка вручную или включая автоматическую подачу в одном, двух, трех направлениях, на нем можно обработать квадрат и куб, косые и наклонные грани.

Заменив резец или фрезу на шлифовальный круг, получим шлифовальный станок; заменив их на сверло — сверлильный станок. Так выглядят четыре основных типа металлорежущих станков, составляющих основную массу станочного парка, обрабатывающего подавляющую часть изделий машиностроения.

Когда эти изделия просты по форме, их обработка никаких трудностей не представляет.

Ну, а как быть, если нужно, например, обработать цилиндрическое изделие с криволинейным профилем? Для решения этой задачи больше всего подходит токарный станок. В нем равномерное движение резца вдоль оси изделия должно сочетаться с переменным движением в поперечном направлении.

Попытка вручную передвигать продольный и поперечный суппорты заранее обречена на провал. Никакому самому квалифицированному токарю не удастся так плавно и точно поворачивать рукоятки, как это необходимо для изготовления качественного изделия. И тем более не удастся от раза к разу повторять эти движения, если надо обработать несколько одинаковых изделий.