Гениальный самоучка Д. Клемент (1779 — 1844)

Хочу на маленьком личном примере показать, как далеко позади осталось архаичное «делопроизводство», проклятая канцелярщина, съедающая уйму творческого времени, от которой сейчас нас спасают мощные программные средства, но которую мы еще имели сомнительное «счастье» узнать в юности.

Нам, современным инженерам, изобретателям и просто энтузиастам технического творчества, избалованных, благодаря интернету, возможностью общения с огромным миром единомышленников, консультантов, «коучей», обучающих сайтов, прекрасных видеокурсов, уже невозможно представить, как одиноки были наши предшественники.

Давно мечтал поделиться своим, не проходящим много лет, восхищением теми нашими рабочими инструментами, которые уже иногда нами воспринимаются, как обыденность, а для удивительно талантливых предшественников были бы истинным чудом.

Начну с 1779 года

Есть у меня один давний пример, на который всегда хотелось равняться, но до которого дорасти нелегко. Нынче говорят – «кумир», можно сказать бы – «любимчик», но для меня этот человек именно вдохновляющий пример. Узнал о нем давно, собирал информацию о нем, где только мог. К сожалению нигде не нашел его портрета. По отзывам современников он был неразговорчив, мрачноват, грубоват, но это же частности.

Речь о знаменитом английском механике Джозефе Клементе, который родился в 1779 году в местечке Грейт Эшби, Вестморланд, Северная Англия (Great Ashby, Westmoreland, Northern England), в семье ткача, тоже интересного человека.

К деятельности Д. Клемента, наверное, буду возвращаться не раз, но, поскольку, все-таки, это не биографическая статья, то пока ограничусь только датой его рождения.

Клемент не сразу стал знаменит. Ему пришлось пройти долгий путь от деревенского кровельщика, кузнеца, до чертежника высшей квалификации — draftsman, и, наконец, представьте, до проектировщика и создателя самых первых вычислительных машин.

Странно, но при всем огромном разнообразии построенных Клементом машин и механизмов, патентов у него нет совсем. Скорее всего, этому деятельному и творческому человеку просто было жаль затрат времени, неизбежных при оформлении «бумаг», на все эти хождения по инстанциям, на хлопоты с юристами. Видимо, и денег на всевозможные платежи и пошлины он тратить не хотел. Был расчетлив.

Так почему я выбрал себе такого не очень привлекательного героя для подражания? Все просто: невероятное упорство и трудолюбие! Клемент не получил систематического образования, но сумел достичь выдающихся результатов.

Как механик Д. Клемент выполнял множество разнообразных по характеру работ — составлял рабочую документацию, чертежи, по которым изготавливались не только детали машин, но и собирался весь механизм, вся машина. Спецификация – все инженеры в курсе, насколько это важный и ответственный документ. Сейчас это рутина и плохо уже представляется, как делать это «ручками». А ведь мы делали это.

Как это знакомо

Когда-то, очень давно, и я начинал с пыльных бумажных папок, с чертежей на ватмане – тушь, рейсфедер – милые, романтичные, но нудные до ужаса. У меня валяются, пылятся где-то четыре готовальни, если не пять.

Первые свои заявки на изобретения вспомнить без смеха невозможно: никакого ЕСКД, ANSI, никаких правил оформления графических и текстовых материалов. Курьезно смотрелось. Наверняка такие же воспоминания есть у многих инженеров, встававших к кульману для выполнения, например, курсовых, дипломных работ или случайных «шабашек» для поддержания жизненного уровня нищего, но веселого студиозуса. Так и вижу брата, мечущегося от кульмана к логарифмической линейке, а потом к магнитофону с кассетой Deep Purple.

Интересно начинать, как начинал мой брат, с расчетов на упругость и прочность тонкостенной оболочки хитрого гофрированного сильфона для какого-то авиакосмического прибора. Клемент же начинал с того, что крыл крыши соломой, а затем уже стал кровельщиком в деревнях. С 18 до 23 лет, лучшие годы.

Дружба с деревенским кузнецом, результатом которой стал токарный станок – Клемент использовал его для создания музыкальных инструментов – флейт, кларнетов, волынок. Затем всего несколько книг по механике, подаренных кузеном Фарером, помогли самоучке Джозефу совершить невероятный скачок в развитии и стать настоящим механиком. Уже не флейты и волынки, а микроскоп и телескоп для отца смог сделать Клемент. Затем работа у мистера Джорджа Диксона по изготовлению станков. В таких делах без чертежей никак.

Инструментарий Д. Клемента

Добравшись до Лондона, до мастерской Александра Гэлловая, получив заказ на чертежные работы, связанные с ткацкими станками, Клемент забраковал чертежные инструменты и стал изготавливать их сам.

Позже Д. Клемент считался лучшим чертежником в Англии. Мы все помним нудные операции по вычерчиванию эллипсов. Клемент изобрел инструмент эллипсограф, который в настоящее время находится в Научном музее в Лондоне.

Привожу рисунок эллипсографа специально для сравнения и понимания того огромного пути, приведшему к тому, чтобы в своих Autodesk Fusion 360, Autodesk Inventor Professional , Solid Edge, КОМПАС, SOLIDWORKS и множестве других дружелюбных CAD-программ, мы, буквально одним «тычком», могли создать совершенный эллипс, не прибегая к помощи громоздкого и тяжелого металлического механизма, не делая промежуточных операций, не проклиная плохую тушь, не швыряя за порог делающий кляксы рейсфедер.

В 1818 г. за изобретение эллипсографа Общество искусств присудило Клементу золотую медаль. Потом будут другие награды, но эта была первой. Эллипсографом Клемента машиностроители пользовались более 150 лет.

Через несколько лет Клемент снова был награжден за изобретение чертежного стола для чертежей больших размеров.

Превосходные инструменты Д. Клемента, его слава мастера проектирования и выполнения особо точных работ, а также рекомендация знаменитого промышленника, сэра Изамбарда Брунела (1769 — 1849), английского инженера французского происхождения, изобретателя проходческого щита, промышленника, привели Чарльза Бэббеджа (1791 — 1871), известного английского математика, изобретателя первой аналитической вычислительной машины, к мысли нанять именно Клемента для постройки своей математической разностной машины.

Машина должна была выполнять сложные вычисления с высочайшей точностью. Но довести ее до работающего образца оказалось невероятно сложно. Чертежи требовалось выполнить с максимальной точностью.

Именно для этой работы над механической математической машиной Ч. Бэббеджа Джозеф Клемент проектировал и конструировал специальные чертежные столы, огромные, со сложной регулировкой и настройкой углов и позиций.

Пытаюсь представить

Постоянно что-то придумывать – это образ жизни всякого изобретателя. Не так давно мне понадобилось визуализировать для очередной заявки на изобретение вот такой «объект»:

Собственно, особо хитрого в этой своеобразной испанской «горгере» – мечте длинношеего гранда и нет. Но это только в том случае, если нужен один вид. Если же видов понадобится несколько или даже много, если затем понадобится сделать еще и круговой обзор, то задача инструментами и методами Д. Клемента просто невыполнима. Пытаюсь представить, что сделал бы Клемент на моем месте и не могу.

Как это сделал я

В разных CAD-программах, разумеется, в деталях процесс будет разный, но «идеология», скорее всего, будет похожа в любой из программ. Если нет, то мне было бы интересно узнать, в чем принципиальная разница. Может быть, кто-то и поделится.

А я в своем Autodesk Inventor Professional 2021 делал так. Относительно оси Z создал трехмерный эскиз:

Точнее, конечно, целых два эскиза, представляющие из себя замкнутые синусоиды, разница только в диаметрах. Autodesk Inventor Professional 2021 позволяет такие фигуры делать по формуле:

Поскольку на сайте, наверное, нет дошкольников, то смысл формулы объяснять нужды нет, а то еще кто и обидится. Диаметр, амплитуда, число вершин, цилиндрическая система координат. Просто и со вкусом.

Затем тоже несложная операция лофтинга поверхности (не тела еще) между эскизными линиями концентрических синусоид:

Знай себе указывай курсором на эскизные линии, между которыми должна мгновенно образоваться почти по законам «поверхностного натяжения» неосязаемая, но видимая «мыльная пленка» — будущее «физическое» тело.

Насколько же нам проще работать в сравнении со временами Д. Клемента.

Остается назначить поверхности толщину, определить для нее материал, создать из получившихся тел массив и получить вот такую красоту:

Может случиться так, что длинношеий гранд встанет с «левой ноги» и закапризничает, потребует другое количество «складок», их наклон и глубину, профиль поверхности – можно легко удовлетворить все его прихоти, перед тем, как послать его подальше.

Но, представим, как же должен был дорожить Д. Клемент своими чертежами. А он и дорожил. Очень.

Скверный характер или достоинство?

Ч. Бэббедж довольно скоро попал в зависимость от Д. Клемента, они ссорились из-за юридических тонкостей, касавшихся принадлежности рабочих инструментов. Когда отношения из-за плохой мастерской или из-за оплаты временами ухудшались до крайности, Клемент уходил со всеми инструментами и чертежами разностной машины, оставляя Бэббеджа в безвыходном положении. В конце концов, Клемент и бросил Бэббеджа, поскольку было очевидно, что работа над разностной машиной не закончится никогда по причинам принципиального характера и недостаточного финансирования Парламентом Англии.

Некрасиво? Как сказать. Будь я так же принципиален, как Клемент, то не бросали бы меня работодатели, оставляя неоплаченной мою огромную работу.

Не вина Клемента была в том, что проект Ч. Бэббеджа был принципиально невыполним. Он опередил время. Шестеренки не смогли производить заявленные операции над 20-разрядными числами. Машина с трудом могла вычислять только разности второго порядка и только над пятиразрядными числами. Так что Клемент просто исходил из реальности.

Думается, что многим инженерам Д. Клемент и тут может служить примером практичности.

Дружеский, но настоятельный совет

Надеюсь, претензий за отсутствие подробной росписи по менюшкам и кнопочкам в этой небольшой статье не будет. Это не урок в буквальном смысле. Если же что-то и будет не совсем понятно, то это станет лишним поводом для приобретения великолепных курсов Дмитрия Зиновьева – Inventor стал моим инструментом именно так. Вам послужат другие инструменты, но срок обучения на этом сайте вам, точно, помогут сократить кардинально.