Читать интересную книгу Русские инженеры - Лев Гумилевский

Иван Петрович Де-Коллонг, наряду с другими выдающимися физиками прошлого века, является творцом той области знания, которая лежит в основе компасного дела, столь важного в мореплавании, а ныне и в авиации. Он был таким фанатиком своего дела, что про него в морских кругах говорили:

— Ну, Де-Коллонг считает, что корабли только для того и строятся, чтобы устанавливать на них компасы и уничтожать девиацию!

Компас всем нам хорошо известен. Компас — это насаженная на шпильке, для легкой подвижности, магнитная стрелка, которая своими концами почти точно указывает север и юг. Судовой компас устроен в принципе так же, только со стрелками, где их обычно несколько, соединен легкий круг, на котором нанесены градусные деления, так что на судовом компасе непосредственно отсчитывается курс корабля. Подвижная часть судового компаса называется «картушкой», и вот по поводу этой картушки Алексей Николаевич справедливо говорил:

— Может возникнуть вопрос, стоило ли для исследования такого ничтожества, как картушка компаса, исписать пятьдесят страниц формулами и уравнениями? Не стрельба ли это по воробьям из пушек?

Отвечая на этот вопрос, Алексей Николаевич писал: «Но если вспомнить, сколько кораблей погибло и теперь еще гибнет из-за неправильностей показаний компаса или оттого, что он перестал действовать. Сколько труда затрачено на составление магнитных карт всех морей и океанов, начиная с экспедиций 1701 и 1702 года знаменитого Галлея. Сколько трудов затрачено на создание теории земного магнетизма в течение 25 лет Гауссом, какой невероятный труд по громадности численных вычислений в течение 40 лет затрачен Адамсом на выработку методов составления магнитных карт по наблюдениям в отдельных пунктах. Если припомнить, сколько над компасом работал величайший физик XIX века лорд Кельвин, и принять в соображение, что конечная цель всех этих трудов состоит в получении правильности показаний компаса, — то пятьдесят страниц нашей работы представляются ничтожно малой величиной по сравнению с упомянутыми великими трудами. Недаром еще давно неким мудрецом сказано: „Компас инструмент малый, но если бы его не было, Америка не была бы открыта“».

Неправильности показаний компаса происходят оттого, что магнитная стрелка устанавливается в земном магнитном поле не точно в северо-южном направлении, а несколько отклоняется в сторону и, кроме того, это «склонение» изменяется с переменой места на поверхности Земли. Трудами ученых, о которых говорит Крылов, показания компаса были уточнены, и пока существовали деревянные корабли, компасом можно было пользоваться без особого риска ошибиться. С переводом к постройке железных судов дело изменилось. В присутствии железа стрелка компаса резко отклоняется в сторону и показания ее становятся ложными. Такое же влияние на магнитную стрелку оказывает и проходящий вблизи электрический ток. Вот эти-то погрешности в показаниях компаса, происходящие от влияния судового железа или электрического тока, и называют девиацией.

Проблема девиации оказалась и важной и трудной: чтобы пользоваться компасом, нужно было или научиться учитывать погрешность, происходящую от девиации, или же найти средства для ее уничтожения. Для своего решения проблема девиации требовала проникновения в физическую сущность явления, а вместе с тем и технически изощренного, изобретательного ума.

Ученые всего мира бесплодно занимались проблемами девиации, без решения которой невозможно было пользоваться компасом. Благодаря трудам Де-Коллонга и Крылова, главным образом, проблема девиации была успешно решена в нашей стране, где компасное дело и сегодня стоит выше, чем где-либо.

Алексей Николаевич в первых же своих работах стал исходить из того, что девиацию надо принимать во внимание уже при конструировании самого компаса, и во второй своей работе «О расположении стрелок в картушке компаса» он решил эту задачу.

Одновременно с этой теоретической работой Алексей Николаевич построил и свой дремоскоп — прибор для механического вычисления девиации на любом курсе корабля, по известным ее коэффициентам.

Глубокий знаток учения о земном магнетизме, Алексей Николаевич до конца своей жизни не переставал интересоваться компасным делом. Он разработал вопрос «О возмущении показаний компаса, происходящих от качки корабля на волнении» и дал в 1940 году «Основания теории девиации компаса» — работу, удостоенную Сталинской премии. Но не только как теоретик работал в этой области Алексей Николаевич. Он много потрудился в русском флоте и над практическим уничтожением девиации.

Вопросы девиации, как и все кораблестроительное дело, представляют обширное поле для применения математики. И вот, следуя своему влечению, идущему от самой природы разностороннего ума, Алексей Николаевич, после годичного пребывания на кораблестроительном заводе, поступает в Морскую академию, на кораблестроительное отделение. Он пришел сюда, однако, с большими познаниями в математике, теоретической механике и физике, и не только легко следил за читаемыми курсами, но и мог относиться к ним критически. В 1890 году Крылов блестяще окончил академию и был оставлен для научных занятий. Одновременно он начал читать курс теории корабля в Морском училище, причем предпослал своему курсу очень характерное вступление о приближенных вычислениях.

Алексей Николаевич Крылов

 (1863–1945).

В этом вступлении Алексей Николаевич заявил, что вычисление должно производиться с той степенью точности, которая необходима для практики, причем всякая неверная цифра составляет ошибку, а всякая лишняя цифра — половину ошибки.

Для Алексея Николаевича математика никогда не была самодовлеющей наукой, безукоризненной областью логики и только. Он смотрел на математику как на «орудие для практических приложений», и хотя сам он был первоклассным математиком, даже в решении сложнейших вопросов он всегда имел в виду возможность их практического приложения. Поэтому он стремился излагать и свой курс без «той излишней щепетильности и строгости, которая не поясняет для техников, а затемняет дело».

Выставленный им принцип он неуклонно проводил в жизнь и с такой решительностью, что, будучи главным инспектором кораблестроения, он уволил со службы главного инженера Севастопольского порта только за то, что тот не выполнил его указаний относительно кораблестроительных вычислений.

Когда Алексей Николаевич начал читать «Теорию корабля», курс, несмотря на работы Эйлера в этой области, был далек от совершенства. Английский ученый, кораблестроитель Фруд писал по поводу тогдашнего состояния этой науки:

«Когда построенный корабль выходит в море, то его строитель следит за его качествами с душевным беспокойством и неуверенностью, как будто это был воспитанный и выращенный им зверь, а не им самим обдуманное и исполненное сооружение, которого качества ему должны быть вперед известны в силу самих основ, положенных в составление проекта».

Не лучшее впечатление вынес и Д. И. Менделеев от знакомства с современной ему кораблестроительной наукой. В своей знаменитой книге «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании» он писал:

«Надобно было думать, что в применении к кораблестроению и кораблевождению вопрос разработан с полнотою. Оказалось, что корабли строят и по сих пор ощупью, пользуясь многоразличною практикой, а не расчетом, основанным на теории или опытах сопротивления».

Самым темным и самым важным в то же время вопросом теории корабля был вопрос о поведении корабля при качке. И вот на изучение этого вопроса направил свои силы Алексей Николаевич. Почему корабль иногда «хорошо» держится на волне, а иногда «плохо»? Почему корабль иногда зарывается в волну, причем его винты оголяются, что чрезвычайно вредно отражается и на его ходе и на работе машин? Как должны определяться размеры корабля, при которых он может итти с данной скоростью против тех или иных волн при условии, чтобы размахи судна при качке не превышали известных границ? Какие, наконец, дополнительные усилия возникают в различных частях корабля при качке?

Титульный лист первого издания книги А. Н. Крылова «Теория корабля».

Все эти вопросы оставались без ответа, между тем как теория корабля прежде всего должна была отвечать на эти важнейшие для проектирования корабля вопросы. По сути дела, до трудов Крылова общей теории качки не было. Ее создал русский ученый и тем самым дал решение всех относящихся сюда задач.

О возникновении этих работ сам Алексей Николаевич рассказывает так:

— В 1895 году управляющий Морским министерством адмирал Н. М. Чихачев предложил на разрешение вопрос, какой надо иметь запас глубины под килем корабля, чтобы при килевой качке на волнении корабль не касался дна? Этот вопрос возник при постройке Либавского порта, рассмотрение его было поручено морскому техническому комитету и мне персонально, причем решения требовались независимые одно от другого.