Русская Википедия:Журавский, Дмитрий Иванович
Шаблон:ФИОШаблон:Учёный Дми́трий Ива́нович Жура́вский (Шаблон:СС2, село Белый Колодезь, Курская губерния — Шаблон:СС2, Санкт-Петербург) — русский учёный-Шаблон:Механик и инженер, специалист в области мостостроения и строительной механикиШаблон:Sfn. Строитель знаменитого Веребьинского моста и Николаевской железной дороги (в настоящее время — Октябрьская железная дорога)[1]. Лауреат Демидовской премии Петербургской академии наук (1855)Шаблон:Sfn.
Биография
Родился в селе Белый Колодезь Щигровского уезда Курской губернии (ныне — в Золотухинском районе Курской области).
В 1838 году окончил Нежинский физико-математический лицей; во время учёбы в лицее был учеником К. А. Будзынского, возглавлявшего с 1834 по 1838 годы. в этом лицее кафедру прикладной математики и читавшего там курс механикиШаблон:Sfn. В том же году поступил в Институт Корпуса инженеров путей сообщения, где его учителем был М. В. ОстроградскийШаблон:Sfn. Институт окончил в 1842 году с отличием и с занесением его имени на мраморную доскуШаблон:SfnШаблон:Sfn.
Николаевская железная дорога
По окончании института Журавский получил назначение на работу в Северную дирекцию Николаевской железной дороги между Петербургом и МосквойШаблон:Sfn. Там он занимался изысканиями, проектированием и строительством этой первой крупной российской железной дороги, положившей начало созданию в России железнодорожной сети общегосударственного значения. Дорога строилась по прямому варианту, что потребовало возведения 278 искусственных сооружений (в их числе — 184 моста, 69 каменных и чугунных труб и 19 путепроводов).
Руководил строительством мостов американский инженер Д. В. Уистлер. В качестве базового проекта использованы чертежи американского инженера и изобретателя Шаблон:Iw. Суть проекта заключалась в том, что мостовой пролёт являлся деревянной фермой с раскосами, стянутой поперечными железными стержнями (использование двух материалов в несущих конструкциях было новшеством). Металлические элементы сделали мост значительно прочнее без существенного увеличения веса сооружения.
В те времена ещё не существовало теории расчёта ферм, и П. П. Мельников в 1844 году поручил Журавскому изучить свойства мостов с решётчатыми фермами системы Гау. Проведя теоретические и экспериментальные исследования усилий в элементах фермы Гау, Журавский выяснил, что в случае равномерного распределения нагрузки по длине консоли распределение касательных напряжений на нейтральной плоскости равномерным не является: они растут по мере удаления от свободного концаШаблон:Sfn. Поэтому усилия, которые испытывают стержни и раскосы, ближайшие к середине пролёта, меньше, чем усилия в элементах, расположенных вблизи опор; значит, в качестве элементов первой группы можно брать стержни с меньшим поперечным сечением. В ходе своих исследований Журавский впервые разработал общий метод расчёта ферм с параллельными поясамиШаблон:Sfn.
Таким образом, Журавский теоретически перепроверил и усовершенствовал систему Гау, предложив делать элементы фермы разной толщины в зависимости от их расположения. В результате был предложен один из первых методов научно обоснованного расчёта мостовых ферм (1850)Шаблон:Sfn. Предложения Журавского были поддержаны Уистлером и использованы во всех мостах на дороге[2].
Наиболее крупные железнодорожные мосты на трассе Николаевской железной дороги были спроектированы и построены под руководством Журавского. По окончании этих работ ему было поручено подготовить проекты новых мостов, что заняло несколько лет[1].
Д. И. Журавскому была поручена и постройка полуверстового Веребьинского моста. В 1851 году этот особо сложный проект был успешно воплощён в решётчатой конструкции, состоящей из 9 пролётов по 54 м; для которых Журавским было найдено оптимальное отношение крайнего и среднего пролетов неразрезной фермы. Позднее была проверена и признана правильность его расчётов и неоспоримость его приоритета; данные доказательства были подкреплены трудами французского инженера Ж. Бресса.
Успешное окончание строительства Веребьинского моста послужило началом пути учёного и прославило Журавского как мостостроителя[1]. Теория расчёта мостовых ферм, основы которой Журавский изложил в статьях, опубликованных в «Журнале Главного управления путей сообщения и публичных зданий», а также в работе «О мостах раскосной системы Гау»Шаблон:SfnШаблон:Sfn, стала выдающимся вкладом в строительную науку. Сочинение «О мостах раскосной системы Гау»Шаблон:SfnШаблон:Sfn, над которым Журавский работал около десяти лет, было в 1854 году представлено на конкурс, проводимый Петербургской академией наук; в 1855 году академия удостоила автора этого сочинения большой Демидовской премииШаблон:SfnШаблон:Sfn.
Работа в других проектах
Весной 1855 года Д. И. Журавского командировали на изыскания железной дороги от Москвы до Орла[1].
По возвращении Журавского в Петербург на него возложили перестройку шпиля на соборе Петропавловской крепости с заменой деревянных конструкций металлическими. Эти работы выполнялись в 1857—1858 годах совместно с архитектором К. А. Тоном и инженерами А. С. Рехневским и П. П. Мельниковым.
В ходе указанных работ Д. И. Журавский предложил конструкцию металлического шпиля собора и метод её расчёта, воплотив результаты расчёта в проект и реализовав егоШаблон:Sfn. Разработка технологического процесса получения крупносортного железа в качестве материала была проведена металлургом А. А. Иосса[3]. За данную работу Д. И. Журавскому был присвоен чин полковника Корпуса инженеров путей сообщения. Шаблон:See also
В 1861 году был назначен заведующим работами по установке иконостаса в соборном храме Почаевской лавры[4].
В 1869 году Журавский работал над восстановлением сгоревшего Мстинского моста. Эта работа стала одним из последних проектов Журавского в области мостостроения.
В том же году для изучения железнодорожного дела Журавский был направлен в США. По возвращении из этой заграничной командировки он был назначен членом в совет управления Главного общества российских железных дорог. Вице-президентом этого общества он состоял несколько лет и в то же время являлся председателем строительного отдела Императорского технического общества и сотрудничал в его «Записках». В 1873 году Журавский участвовал — в качестве представителя Министерства путей сообщения — в работе Международного статистического конгресса, проходившего в Санкт-Петербурге, и был избран вице-председателем коммерческой статистики[1].
В 1871—1876 годах Журавский активно участвовал в переустройстве Мариинского водного пути, руководил проектированием обводного Ладожского канала, Морского Петербургского канала и Либавского порта. В эти же годы он вёл активную научную работу, исследовал прочность дерева при различных типах нагружения, а также изучал прочность рельсов при низкой температуре.
Руководящая работа
В 1877 году Д. И. Журавский был назначен директором департамента железных дорог и занимал этот пост в 1877—1889 гг.Шаблон:Sfn; в непосредственном ведении Журавского находился технически-инспекторский комитет департамента[1]. В этот период Журавский осуществил ряд важных мероприятий по увеличению провозной способности российских железных дорог.
В 1883—1889 годах Журавский также был членом Совета Министерства путей сообщения (с 1886 года назывался Совет по железнодорожным делам).
Умер Журавский в 1891 году, являясь признанным авторитетом в области мостостроения. Похоронен на Митрофаниевском кладбище Санкт-Петербурга.
Жена — Мария Петровна Воейкова (1830—25.08.1898[5]), в первом браке княгиня Вяземская. Умерла от болезни почек в По, похоронена рядом с мужем.
Научная деятельность
Научные труды Д. И. Журавского посвящены строительной механике и применению математических методов к строительному делуШаблон:Sfn. Его работы в области строительной механики носили основополагающий характерШаблон:Sfn. Применяя на практике разработанные им теории, Журавский стал одним из основоположников научного подхода к строительству мостов.
Видным вкладом в теорию сопротивления материалов стал проведённый Д. И. Журавским анализ действия касательных напряжений в балке при её изгибе, в результате чего он, в частности, вывел формулу для определения этих напряжений, которая и по сей день носит его имя (формула Журавского)Шаблон:Sfn. В ходе проектирования железнодорожных мостов Журавский обнаружил, что касательные напряжения, возникающие в деревянных балках прямоугольного сечения, достаточно великиШаблон:Sfn. Согласно Журавскому, существование в стенках изгибаемых балок косых усилий, направленных под углом к продольной оси балки, способно при недостаточной устойчивости привести к выпучиванию стенки балкиШаблон:Sfn; поэтому детальный анализ действия касательных напряжений в изогнутой балке оказывается весьма важным. Постепенно усложняя случаи закрепления и нагружения консоли, затем — балки на двух опорах, Журавский вывел формулы для расчёта касательных напряжений в различных сечениях балки. Метод Журавского, высоко оценённый А. Сен-Венаном, вскоре вошёл в учебники по сопротивлению материаловШаблон:Sfn.
Журавским впервые был разработан эффективный метод расчёта многорешётчатых деревянных ферм с железными тяжами (так называемых ферм Гау), успешно применённый им при проектировании мостов через реки Веребью, Волгу, Волхов и др.Шаблон:Sfn Благодаря этим исследованиям появилась возможность сооружать и безотказно эксплуатировать раскосные фермы пролётом до 60 м (размеры которых до этого назначались эмпирически, в связи с чем происходили обрушения построенных мостов).
Опираясь на теорию Журавского, С. В. Кербедз разработал в 1852—1853 годах проекты трёх мостов для Петербургско-Варшавской железной дороги с раскосами переменного сечения (причём конструкции растянутых и сжатых раскосов различались). Железные фермы этих мостов имели такую жёсткость, что не могли испытывать никакого изгиба — ни от собственного веса, ни от поездов, проезжающих по мостуШаблон:Sfn.
В «Журнале Министерства путей сообщения», «Русском вестнике», «Современнике» и других журналах печаталось немало статей Д. И. Журавского по железнодорожному делу[1].
Формула Журавского
Данная формула и её вывод прочно вошли в учебники по сопротивлению материалов. Приведём эту формулу в современных обозначенияхШаблон:Sfn.
Для этого рассмотрим случай плоского изгиба прямой балки, материал которой подчиняется закону Гука, и выберем некоторое её поперечное сечение с моментом инерции <math>J_z</math> относительно нейтральной линии. Направим ось <math>Oz</math> вдоль этой линии, а ось <math>Oy</math> — перпендикулярно ей (то есть по направлению поперечной силы <math>Q</math>).
Примем (это правомерно для большинства поперечных сечений), что касательные напряжения <math>\tau</math> равномерно распределены по ширине сечения (то есть они зависят только от расстояния <math>y</math> текущей точки сечения от нейтральной линии)Шаблон:Sfn. Отсечём прямой <math>y={\rm const}</math> часть поперечного сечения, и пусть ширина сечения по указанной линии равна <math>b_y</math>, а статический момент отсечённой части относительно нейтральной оси <math>Oz</math> равен <math>S_z(y)</math>; тогда формула Журавского для касательных напряжений имеетШаблон:Sfn вид:
- <math>\tau=\frac{Q\, S_z(y)}{J_z b_y}, \quad\quad S_z(y)=y_c F,</math>
где <math>F</math> — площадь отсечённой части поперечного сечения, <math>y_c</math> — координата центра тяжести отсеченной части.
Из формулы следует, что касательные напряжения меняются по высоте сечения в соответствии с параболической зависимостью, причём максимальные значения, представляющие интерес, наблюдаются на нейтральной линии, проходящей через центр площади сечения.
Например, для прямоугольного сечения с шириной <math>b</math> и высотой <math>h</math>:
- <math>\tau=\frac{6Q}{b h^3}\left( \frac{h^2}{4}-y^2 \right),\quad\quad -\frac{h}{2}\le y\le \frac{h}{2}</math>,
- <math>\tau_{max}=\tau_{y=0}=\frac{3}{2}\cdot\frac{Q}{F},\quad\quad F=b\cdot h</math>.
Для круглого поперечного сечения радиуса <math>R</math>:
- <math>\tau=\frac{4Q}{3\pi R^2}\left( 1-\frac{y^2}{R^2}\right),\quad\quad -R\le y\le R</math>,
- <math>\tau_{max}=\tau_{y=0}=\frac{4}{3}\cdot\frac{Q}{F},\quad\quad F=\pi\cdot R^2</math>.
Пример. Приведём распределения касательных напряжений для прямолинейных балок постоянных прямоугольного (<math>b=</math> 2 см, <math>h=</math> 4 см) и круглого поперечных сечения при <math>Q=</math> 10 кН. Красная линия на рисунках соответствует напряжениям в круглом сечении, синяя — в прямоугольном. На левом рисунке сравниваются балки одинаковой массы, на правом — одинакового момента сопротивления изгибу.
Память и наследие
Бюст Журавского установлен в Колонном зале ПИИПС в 1897 году.
Его именем названы улицы в городах Украины — Донецке и Нежине (возвращено историческое название в 2016 году), а также в Омске.
Публикации
Примечания
Литература
Ссылки
- Статья на сайте
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Шаблон:ВТ-ЭСБЕ
- ↑ * Статья «Петербургские „американцы“» Шаблон:Wayback — на сайте «Помогаем преодолевать трудности» Шаблон:Wayback
- ↑ Шаблон:БСЭ3
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ ЦГИА СПб. ф.19. оп.126. д.1555. с. 116. Метрические книги православных церквей за границей.
- Русская Википедия
- Страницы с неработающими файловыми ссылками
- Выпускники Нежинского лицея (гимназии)
- Выпускники института Корпуса инженеров путей сообщения
- Инженеры по алфавиту
- Инженеры Российской империи
- Строители мостов
- Лауреаты Демидовской премии
- Похороненные на Митрофаниевском кладбище
- Страницы, где используется шаблон "Навигационная таблица/Телепорт"
- Страницы с телепортом
- Википедия
- Статья из Википедии
- Статья из Русской Википедии
