Служба в Военно-морской академии и в Академии наук

По возвращении из-за границы с января 1928 г я вновь начал читать курс теории корабля и дифференциального и интегрального исчисления слушателям кораблестроительного отдела Военно-морской академии, продолжая в то же время состоять директором Физико-математического института Академии наук. Но годы брали уже свое. Сперва я передал чтение лекций по теории корабля В.Г. Власову, а себе оставил только чтение лекций по математике и механике на факультете оружия адъюнктам Академии, т.е. окончившим полный курс и оставленным при ней для приготовления к профессуре. Комплект таких хорошо подготовленных слушателей для факультета оружия состоял из пяти человек, поэтому, не будучи стеснен программою, я стал читать им особый курс, приспособленный к падобностям их специальностей.

Вступительную лекцию к этому курсу я начал так:

— В старые годы в офицер&ких классах Морского корпуса математику читал академик Мих. Вас. Остроградский (скончался 1 января 1861 г). Он говаривал своим слушателям: «Математику на 12 баллов знает один господь бог, я ее знаю на 10 баллов, а вы все на нуль».

Мы не последуем за великим ученым, всеведущему богу математика не нужна, и по Остроградскому я ее также знаю на нуль, но я сорок пять лет занимаюсь разными вопросами техники морского дела, требующими приложения математики. За эти сорок пять лет некоторые отделы математики и теоретической механики приходилось прилагать чуть что не ежедневно, другие — раз в месяц, третьи — раз в год и, наконец, были и такие, которые мне понадобились один раз в сорок пять лет.

Представьте себе, я стал бы читать все эти отделы, и вот вам что-нибудь из этих отделов понадобилось через 37 лет; поверьте, что вы к тому времени так это забудете, что вам придется это как бы вновь выучить, прежде чем прилагать. Надо вам показать, как это делать. [288] Хотя вы и готовитесь быть профессорами в нашей Академии, но вы и теперь и в будущем будете работать над практическим делом, которое всегда требует не столько общих рассуждений, а конкретного ответа; значит, прежде всего надо уметь производить численное вычисление быстро и верно.

Численные вычисления вам понадобятся каждый день, поэтому методы их производства и должны быть усвоены в первую голову.

В общем курсе вы изучали ряды и их общие свойства, но вы не имели практики в применении их к вычислениям с точки зрения быстрого и верного, с требуемой степенью точности получения результата.

Вы мне не поверите, что в точнейшей из наблюдательных наук — астрономии нет ни единой точной формулы: всегда пользуются приближенными формулами и получают результат с требуемой степенью точности не только быстрее, но, если можно так выразиться, вернее, нежели по точной формуле. Вот этим и придется пополнить то, что вы знаете о рядах; в практике с этим вы будете встречаться раз в неделю.

Вам часто придется пользоваться интегральным исчислением и притом обеими его частями, т.е. интегрированием функций и интегрированием дифференциальных уравнений, но опять с иной точки зрения, нежели преподано в общем курсе.

Вы видели, сколь ограничено число классов тех функций, интегралы от которых выражаются в конечном виде. В практике вы этих функций почти не будете встречать; спрашивается, как же быть? Еще меньше классов дифференциальных уравнений, интегрируемых в конечном виде; несколько больше таких, которые интегрируются в квадратурах; как же быть во множестве тех случаев, когда уравнение ни к одному из этих классов не подходит?

В «теории лафетов» генерала Jacob вы найдете такое место: составил он дифференциальное уравнение, определяющее нужную ему неизвестную, и пишет: «intégre qui pourra» (интегрируй, кто может). Надо будет вам показать, как интегрировать с требуемою степенью точности любое обыкновенное дифференциальное уравнение, это вам будет встречаться по крайней мере раз в месяц, а то и чаще.

Раз в год будут вам встречаться обыкновенные дифференциальные уравнения, в которых требуется удовлетворить не только заданным начальным, но и заданным граничным условиям; мы постараемся пояснить и этот вопрос.

Совершенно подобный же характер постараемся придать и курсу теоретической механики{49}.

Два раза я провел такой курс, слушатели, по-видимому, остались довольны. Многие вопросы этого курса вошли в изданные Академией наук «Лекции о приближенных вычислениях» (изд. Академии наук, 1933, 540 стр. 8°).

В 1938 г мне минуло 75 лет. Советское правительство удостоило меня награждением ордена Ленина — высшая награда СССР.

Морская академия устроила в мою честь торжественное заседание, на которое прибыли, чтобы меня почтить, представители Академии наук, Ленинградского государственного университета, Ленинградского кораблестроительного института и множества других научных, научно-технических учреждений и институтов, заводов, частные лица, мои бывшие ученики.

Годы брали свое, мне становилось трудно читать систематический курс лекций в Морской академии, и эти курсы я оставил, а лишь раза два в год читаю предварительно написанное сообщение по какому-нибудь научному или научно-практическому вопросу.

Но я деятельно участвую своими статьями в «Известиях Морской академии» и в «Морском сборнике», а также в изданиях Академии наук, вернувшись к компасному делу, с которого я начал свою работу для флота{50}.

Теперь (1942 г) мне 79 лет, работать у письменного стола я еще могу, тому может служить свидетельством эта книга, написанная мною за время от 20 августа по 15 сентября 1941 г здесь, в Казани.

Военно-морская академия

Двадцать пять лет тому назад, 1 апреля 1919 г, Военно-морская академия возобновила свою деятельность, открыв новые отделы и получив новый устав и новые программы курсов.

Не надо думать, что Военно-морская академия два года после Февральской революции ничего не делала или саботировала начинание революционного правительства; напротив, можно сказать, что она не бастовала ни одного дня.

В первые же дни после революции начальником Военно-морской академии был назначен Н.Л. Кладо. Все профессора, кроме еще ранее назначенных на фронт, остались на своих местах; слушателей не было — они все были или на судах флота, или на заводах.

Н.Л. Кладо, получив от Реввоенсовета общие директивы, собрал конференцию академии, пригласив на ее заседание и представителей служащих академии; изложив общие директивы, он указал, что необходимо разработать:

а) новый устав академии, б) новые программы курсов, согласованные с их целевыми установками, в) озаботиться о политическом воспитании слушателей, которого совершенно не было в Военно-морской академии при старом ее уставе.

Руководство по выработке устава и программ вновь учрежденного военно-морского факультета он принял на себя. Общее руководство по составлению программ курсов технических отделов он возложил на меня и на профессоров этих отделов. Не следует думать, что это была простая работа. Надо было выработать целевые установки каждого отдела и каждого предмета, согласовать с ними программы курсов, выяснить, для чего нужен тот или иной отдел математики, теоретической механики и физики, что надо из химии, которой раньше не было.

Всякий профессор склонен для своего предмета требовать столько часов, что для всех предметов и 24 часов в сутки не хватает. Легко согласовать предметы, когда есть печатные или литографированные [291] руководства; но по многим специальным предметам таких руководств не было, поэтому сперва надо было составить настолько подробные программы, чтобы они являлись как бы конспектом курсов, и тогда становится ясным, почему это длилось два с лишним года.

На политическое воспитание могли быть уделяемы как утренние, так и вечерние часы, последние — для докладов; но здесь нельзя увлекаться — слушателю надо оставить время для отдыха, для самостоятельных занятий вечером, иначе он не усвоит курсов и не сможет сделать задач, упражнений, детальных проектов и дипломного проекта.

Когда все было согласовано, Н.Л. Кладо доложил исполненную работу Реввоенсовету, и 1 апреля 1919 г новый устав Военно-морской академии был утвержден с приложением к нему новых программ. Но Н.Л. Кладо не пришлось руководить возобновленной академией, ибо летом 1919 г он скончался, после чего начальником академии был назначен я.

По вновь устраиваемому военно-морскому отделу предстояло еще много детальной работы; ею руководил проф. Б.Б. Жерве, поэтому с согласия командующего флотом я в 1920 г передал ему должность начальника академии, чтобы он мог руководить военно-морским отделом с полнотой власти.

Само собою разумеется, что за 25 лет ни техника морского дела, ни военно-морские науки не стояли на месте, но вложенные при составлении устава и программ принципы оказались правильными, Военно-морская академия заслужила доверие флота.

Ныне в нее идут лучшие офицеры флота, она издает руководства и труды своих питомцев, многие из которых стали Героями Советского Союза, докторами астрономии, геодезии и технических наук, и можно смело выразить пожелание долгой и плодотворной деятельности Военно-морской академии на пользу флота и нашей Родины и на блестящие его победы над врагом.

О кафедрах прикладных наук{51}

В числе прочих сотоварищей мне было предложено изложить письменно соображения, в силу которых я считаю полезным включение в состав Отделения физико-математических наук кафедр по так называемым прикладным или техническим наукам. Исполняя это поручение по отношению к группе наук физико-механических, я невольно перечитал перевод известной речи Вил. Дж. Макгорна Ранкина: «De concordia inter scientiarum Machinalium Completationem et Usum» (О согласовании теории с практикой в науках о машинах), помещенной как введение в его руководстве «Прикладной механики».

Эта речь была произнесена Ранкином 3 января 1856 г при занятии кафедры гражданского инженерного искусства и прикладной механики, незадолго перед тем учрежденной при университете в Глазго. Соображения, высказанные знаменитым ученым и инженером, одним из основателей термодинамики, не утратили своей силы и по наше время; поэтому я позволяю себе привести краткие выдержки из этой речи, ибо по сути дела академическая и университетская кафедры весьма близки, и учреждение кафедры инженерной науки при древнем университете представлялось столь же необычным, как и при одной из старейших академий.

«Противопоставление теории и практики, — говорит Ранкин, — ведет свое начало еще от древних греков, являющихся родоначальниками нашей культуры и нашими учителями в областях геометрии, философии, поэзии и искусств вообще; но по отношению к физике и механике познания древних греков были проникнуты целым рядом заблуждений, получивших особенно пагубное развитие во времена средневековой схоластики. Остаточное ее влияние может быть прослежено и по наше время и сказывается в существовании ошибочного представления о двойственной системе законов природы. Одна система — теоретическая, математическая, рациональная, открываемая умозрением; она приложима к телам небесным, не уничтожимым, эфирным, и составляет область благородных и свободных искусств — Artes Liberales.

Академики-кораблестроители

1. В 1920 г я возбудил вопрос о необходимости учредить в составе Академии Наук техническое отделение.

В начале марта 1921 г я выехал в заграничную командировку, которая, вместо предполагавшихся трех или четырех месяцев, продолжалась почти семь лет.

В течение этого срока я не только покупал книги и приборы для Академии наук и для Военно-морской академии, но я был назначен начальником Морского отдела нашей железнодорожной миссии и покупал пароходы, приспособлял их для перевозки паровозов, по окончании перевозок продавал пароходы, затем наблюдал за постройкой пароходов-лесовозов в Норвегии и во Франции, проектировал нефтеналивные суда и наблюдал за их постройкой во Франции. Там же наблюдал за постройкой быстроходных катеров. Ездил в Бизерту во главе комиссии для подготовки нашего флота к буксировке в Севастополь.

После моего возвращения в ноябре 1927 г в СССР Техническое отделение Академии наук было в январе 1929 г фактически учреждено, причем в него были избраны три академика: С.А. Чаплыгин, В.Ф. Миткевич и Г.М. Кржижановский.

В 1932, 1935 и 1939 гг Техническое отделение получило значительное пополнение, и ныне оно самое многочисленное, включая 29 академиков по специальностям: металлургия, энергетика, химия, механика и одного судостроителя. По проекту выборов этого (1945) года Техническое отделение будет еще расширено.

2. В настоящее время советская инженерная общественность в лице Научного инженерно-технического общества (ВНИТОС) выдвинула предложение об избрании двух корабельных инженеров — Ю.А. Шиманского и П.Ф. Панковича, состоящих уже 10 лет членами-корреспондентами Академии наук, в действительные члены Академии наук.

В прилагаемых представлениях указаны труды этих лиц за последние 10 лет, но есть формальные затруднения к их избранию — нет кафедры судостроения. [298] Таких вакансий не будет и в будущем, и необходимо возбудить ходатайство перед правительством об учреждении по крайней мере еще четырех кафедр по судостроению или, вообще говоря, по судостроительным наукам, а именно: теории корабля, строительной механике корабля, судовым артиллерийским установкам, судовым котельным установкам, главным судовым механизмам, турбинам и дизелям.

Таким образом полное число академиков по судостроительным наукам должно быть нормально пять, из них в текущем году могло бы быть избрано два — тт. Шиманский и Папкович.

3. Обращаясь к истории Академии наук, мы увидим, что великий Эйлер в 1743 г издал свою знаменитую «Scientia Navalis», т.е. «Корабельную науку». Одновременно Бугер издал «Théorie du Navire». Содержание обоих сочинений было близко между собой, но сочинение Эйлера было гораздо обширнее и обстоятельнее.

Затем в 1750–1780 гг Парижская Академия наук объявила премии за сочинения по теории корабля и по строительной механике корабля, и в 1770 г Эйлер получил премию за свой знаменитый мемуар «Examen des efforts due toutes les piéces du navire á supporter pendant le roulis et le tangage» (Исследование усилий, которые должны выносить все члены корабля во время боковой и килевой качки).

Эти премии способствовали развитию теории корабля: были разработаны правила нагрузки корабля, правила устройства связей корабля (так называемые раскосины и ридерсы) и выработана рациональная система конструкции деревянных судов (в 1820-х годах системы Сэпингса и Саймондса).

В 1870 г мемуар Эйлера послужил Риду в разработке рациональной постройки железных судов. В 1871 г Фруд на основании закона механического подобия Ньютона показал, как надо по испытанию моделей судов находить сопротивление воды на корабль и какова должна быть мощность машины для сообщения кораблю законной скорости хода.

В 1861 г было учреждено английское общество корабельных инженеров (Institution of Naval Architects), выпускающее ежегодно том (около 400 стр. in 4°) Трудов. Эти Труды составляют истинную сокровищницу по теории и практике кораблестроения.

Лет 40 тому назад было учреждено германское общество Schiffbautechnische Gesellschaft и американское American Society of Naval Architects. Труды этих обществ также весьма замечательны.

4. Но вернемся несколько назад и рассмотрим, какие главные научные вопросы заключаются в теории корабля и в строительной механике корабля. [298] Еще Сенека, учитель Нерона, писал в одном из своих писем: «navis bona dicitur stabilis et firma, consentiens ventu, gubernaculo parens», т.е. «корабль хорошим именуется, когда он устойчив и непоколебим, уступчив ветру, послушен рулю».

Это и суть основные «мореходные качества корабля». Всего 135 лет тому назад к ним прибавилось еще одно качество: «хóдок» под парами.

Но можно ли считать, что все эти качества исследованы и обеспечиваются на современных судах? Окажется, что этого далеко еще нет.

Устойчивость, или, как ее зовут, остойчивость корабля и его непоколебимость далеко еще не может считаться исследованной полностью; а именно, остойчивость корабля на волнении и малость размеров его качки еще не могут быть вычислены в общем случае штормовой волны. Погашение качки еще не может считаться вполне разработанным, и здесь потребуется большая теоретическая и экспериментальная работа, в особенности для новейших громадных броненосцев. Надо помнить, что стоимость современного броненосного корабля составляет около 120 млн. руб. золотом; эксперименты с таким кораблем требуют миллионных расходов, следовательно, надежная теоретическая разработка важна и может избавить от значительных затрат.

Обеспечение прочности такого корабля и его выносливость к повреждениям представляют также ряд вопросов строительной механики корабля не только в смысле правильного подразделения трюма и надводных частей поперечными и продольными переборками, устройством «булей», устройством перепускания и перекачивания воды, но и самой конструкции корпуса.

Здесь является вопрос о том, надо ли делать корпус двойной или тройной, какова должна быть толщина металла в обшивке днища, борта, обшивки за бронею, подшивки палуб; как ставить такой корабль в док, чем будет восприниматься давление при залпе из орудий, как оно будет передаваться на связи корабля, и прочие вопросы такого рода.

Все эти вопросы требуют знания самого корабля, его устройства и конструкций и умения применять математику и строительную механику корабля для расчета этих конструкций.

Поворотливость корабля теоретически разработана весьма слабо. Практически ставят руль площадью в 2% от погруженной части диаметральной плоскости корабля, иногда срезают кормовой дейтвуд, иногда также срезают носовой дейтвуд, но рассчитать, каков будет радиус циркуляции при данном рулевом угле и данной скорости хода на прямом курсе, совершенно невозможно даже для тихой воды. Будет ли корабль устойчив на курсе при ветре и волнении или будет рыскать, или уваливаться, также нельзя сказать; считают, что кораблем правит живой человек или гирокомпас, который и «одержит» корабль, как только заметит, [299] что его сбило с курса. Для решения этих вопросов потребуется еще много систематических опытов и затем их истолкования, прежде чем может быть составлена надежная теория поворотливости корабля; здесь слишком много аргументов, от которых явление зависит, даже для составления эмпирических формул.

Ходкость корабля далеко еще не может считаться окончательно исследованной. Метода Фруда заключает некоторые предположения и дает надежные результаты, когда предварительно испытан корабль, близко подходящий по размерам к проектируемому; но когда, как например для громадных броненосцев, такого прототипа нет, то ошибка в скорости может доходить до 5–7%, это значит около 10 000–14 000 лс, что в стоимости механизма составит 1 500 000–2 000 000 руб. золотом.

Проектные организации сами исследовать подобные вопросы не могут, и здесь помощь Академии наук настоятельно необходима.

В тесной связи с ходкостью находится кавитация и быстрая (3–4 ч) порча винта при кавитации; вопрос этот теоретически далеко еще не разрешен.

Наконец, на многих легких судах замечается значительная вибрация корпуса или отдельных частей его. Здесь дело в резонансе, и в некоторых случаях ( «Normandie») потребовалось переделать корму для устранения вибрации. Полного и строгого теоретического решения вопрос о вибрации еще не получил.

5. Это беглое обозрение показывает, что целый ряд вопросов по судостроению требует теоретического решения; поэтому академики-кораблестроители будут иметь достаточно вопросов для разработки, и установление кафедр по судостроению принесет пользу и Академии и судостроительной промышленности; но надо будет замещать эти кафедры с должной осторожностью — после смерти Чебышева его кафедра пустовала 9 лет, но зато была замещена А.М. Ляпуновым.

6. Резюмируя все изложенное выше, можно сказать:

1) Двести лет тому назад в нашей Академии наук зародилась теория корабля в виде двухтомного сочинения Л. Эйлера «Scientia Navalis».

2) Через несколько лет появилось и первое сочинение по строительной механике корабля в виде мемуара того же Эйлера «Examen des efforts...», премированного Парижской Академией наук.

3) В течение всего XIX в в числе действительных членов Академии наук были моряки, и лишь с 1917 г это было оставлено.

4) В настоящее время настоятельно необходимо учреждение сперва двух кафедр, а затем еще двух по кораблестроительным наукам вдобавок к одной, которую случайно занимает корабельный инженер. [300] На эти две кафедры Всесоюзное научно-техническое общество судостроения (ВНИТОС) выдвинуло кандидатами Ю.А. Шиманского и П.Ф. Папковича, которые 10 лет уже состоят членами-корреспондентами Академии наук.

Оба эти инженера за эти 10 лет обогатили кораблестроительную науку оригинальными трудами, о которых можно узнать из прилагаемых кратких копий моего представления их в кандидаты в действительные члены Академии наук.

5) Необходимо помнить, что современный большой броненосец стоит около 120 млн. руб. золотом; при проектировании такого корабля возникает ряд вопросов, решение которых не под силу проектным организациям и требует как знания математики, так и самого корабля. Тт. Шиманский и Папкович как раз в своих последних трудах показали такие знания.

6) Экспериментальное исследование такого корабля требует весьма больших расходов, ибо содержание такого корабля на ходу в море требует около 30 000–60 000 руб. золотом в один день, т.е. гораздо больше, нежели годичная зарплата двух академиков в год.

Значение математики для кораблестроения{52}

1. Обычно считают, что математика служит основою образования инженера и что всякий инженер должен знать математику.

Настоящий очерк посвящен рассмотрению вопроса о том, в какой мере такой взгляд правилен или неправилен, а вместе с тем и вопросу о том, кого и как учить математике.

Математика в современном своем состоянии настолько обширна и разнообразна, что можно смело сказать, что в полном объеме она уму человеческому непостижима, а следовательно, должен быть сделан строгий выбор того, что из математики нужно знать и зачем нужно знать инженеру данной специальности. В этом выборе нам может помочь и самое общее обозрение исторического хода развития математики и практических ее приложений.

2. Европейские народы унаследовали свою культуру от древних греков, населявших побережье восточной части Средиземного моря, главным образом теперешнюю Грецию.

Здесь, в особенности в Афинах, за 400 лет до нашей эры уже была популярна философия и как одна из ее отраслей — логика, т.е. искусство делать правильные умозаключения из данных предпосылок. При знаменитых Платоне и Аристотеле образцовым примером логики служила геометрия, не в смысле промышленного землемерия и определения границ земельных участков, а как чисто отвлеченная наука, изучавшая идеальные образцы, ею самою созданные, по свойствам своим соответствующие реальным, имеющимся в природе.

Это изучение основывалось на небольшом числе аксиом, определений и на трех постулатах. Я не буду перечислять этих аксиом, вам известных, а приведу лишь постулаты, о которых в современных руководствах по геометрии часто не упоминается совсем. Вот они: 1. Через две данные точки можно провести прямую и притом только одну. 2. Ограниченная прямая линия может быть продолжена прямою же на любую длину. [302] 3. Когда дан радиус, один конец которого находится в данной точке, то этим радиусом может быть описан круг.

Затем все учение, составляющее, по теперешней терминологии, элементарную геометрию, приводится, сводя все доказательства чисто логическими рассуждениями к аксиомам и все построения к сказанным постулатам.

Таким образом возникла та геометрия, которая с неподражаемым совершенством изложена примерно за 250 лет до нашей эры Эвклидом.

Само собой разумеется, что в то время геометрию изучали взрослые юноши, а вернее, в часы досуга зрелые бородатые мужи, искушенные в словопрениях перед судилищами и ареопагами, ибо лишь они могли оценить всю тонкость оргики Эвклида; теперь же в Англии в буквальных переводах мучают 12– и 13-летних мальчиков, и можно лишь удивляться, как общество «Защиты детей от жестокого обращения и покровительства животным» это допускает.

Попробуйте взять Эвклида в переводе и посмотрите, какое умственное напряжение требуется, чтобы проследить ход его доказательств, но зато какова изумительная логичность и строгость их и какова их последовательность. Конечно, это изучение представляет, может быть, и превосходную умственную тренировку, но во всякой тренировке надо соблюдать должную меру.

В школе же Платона зародилось и учение о конических сечениях (по поводу знаменитой задачи об удвоении куба), которое впоследствии, также за 250 лет до нашей эры, было доведено Аполлонием до такой степени полноты и совершенства, что хотя вас и мучили в курсе аналитической геометрии изучением свойств этих кривых, но это составляет лишь малую долю того, что находится в сочинении Аполлония и что им самим создано. Если к этому присоединить еще сочинения Архимеда, величайшего из математиков всех времен и народов, то вы получите некоторое суждение о том, каков был гений древних греков.

Само собой разумеется, что все в этих сочинениях излагается чисто геометрически с полною «эвклидовой» строгостью рассуждений, не прибегая к той алгебраической символистике, к которой мы так привыкли теперь.

Хотя от древних остались гигантские по размерам и изумительные по красоте и пропорциональности здания и сооружения, но совершенно не известно, каким образом они разрабатывали проекты этих сооружений и оказывала ли им в этом помощь геометрия. Многое заставляет думать, что эта помощь была ничтожна.

3. С завоеванием древнего мира римлянами отвлеченная, чисто логическая паука греков постепенно приходит в упадок, сменяясь практической архитектурой, гидравликой и землемерием, а в IV и V вв, можно сказать, всякая наука утрачивается и замирает [303] на целое тысячелетие. Но практика и техника как искусство, независимо от утраты отвлеченной науки, продолжают развиваться, и создается как бы разрыв между отвлеченною наукою и практикой.

Мы теперь с понятием о математике связываем понятие о вычислениях в самом общем и обширном значении этого слова. В древности ограничивались лишь производством численных вычислений, причем оно входило главным образом лишь в астрономию, в которой было доведено до значительного совершенства, несмотря на неудобства письменной нумерации древних греков.

С XVI в в Европе зарождается пришедшее от арабов искусство буквенного исчисления и формальная алгебра, которая, постепенно совершенствуясь, к середине XVII в достигает значительного развития.

4. Здесь приходится упомянуть великого философа и математика Декарта; с одной стороны, он своим афоризмом «Cogito ergo sum» (Мыслю — значит существую) как бы вновь наложил на математику тот отпечаток отвлеченности, который она не только сохранила и доныне, но который особенно усилился за последние 70 лет. С другой стороны, Декарт преобразовал геометрию введением в нее алгебры и ее вычислительных методов, которые были совершенно чужды древним.

В 1670-х годах Ньютон создает «исчисление флюент и флюксий», т.е. текущих количеств, как он его называет. Независимо от него в 1680-х годах это же исчисление находится и опубликовывается философом Лейбницем и называется им «исчисление бесконечно малых».

Ньютон вместе с тем в изданном им в 1686 г сочинении «Математические начала натуральной философии» развивает и как бы вновь создает динамику, первые начала которой были положены за 50 лет перед тем Галилеем{53}, и доводит эту науку до высокой степени развития чисто геометрическим путем, по образцу древних, и прилагает созданное им учение к установлению системы мира и познанию и приложениям закона тяготения, им открытого, к изучению движения небесных тел.

В течение XVIII в анализ бесконечно малых доводится до высокой степени совершенства; на его основе развивается теоретическая механика, которая сперва, по примеру Ньютона, прилагается главным образом к изучению движения небесных тел и отчасти к баллистике.

С середины XVIII в механика начинает прилагаться к решению вопросов технических не только из области статики, которая была создана Архимедом, но и динамики.

С XIX в технические приложения механики как в области статики, так и динамики все более и более проникают в технику и все более и более ее охватывают. [304] 5. Но и математика не стоит на месте, она продолжает развиваться в разных направлениях, которые можно характеризовать так:
а) развитие вычислительных, в обширном смысле этого слова, процессов;
б) изучение свойств функций, возникающих при вычислениях, установление строгости и строгое обоснование самих вычислительных процессов;
в) общее изучение свойств чисел;
г) изучение свойств пространства и обобщение их;
д) изучение специально алгебраических процессов и свойств алгебраических уравнений;
е) усовершенствование способов численных вычислений, приближенных методов их и приложения этих методов.

Каждая из этих областей разрослась так, что литература по каждой из них в отдельности составляет целую библиотеку из многих сотен, многих тысяч, а иногда и многих десятков тысяч журнальных статей, руководств и трактатов.

Теоретическая механика также разрослась не в меньшей степени; в нее входят:
а) чисто теоретическая или так называемая рациональная механика;
б) небесная механика, т.е. приложение механики к изучению движения небесных тел;
в) так называемая прикладная механика, т.е. приложение механики к вопросам изучения механизмов и построения их;
г) теория упругости и сопротивления материалов, изучающая вместе со строительной механикой свойства материалов, расчеты разного рода конструкций и возникающих в них напряжений;
д) наконец, сюда же надо отнести математическую физику с ее подразделениями, каждое из которых имеет обширные приложения в практике и технике.

Литература по каждому из этих отделов громадна и, можно сказать, практически необозрима.

6. При нашем беглом обзоре развития математики мы обратили внимание на то, что чистый математик, которого мы будем называть геометр, требует от своей науки — математики — прежде всего безукоризненной логичности и строгости суждений.

Одно время в конце XVIII в математика как бы отчасти сбилась с этого пути, но уже в первой четверти ХIХ в была на него вновь неуклонно направлена Гауссом, Абелем и Коши; начиная же с последней четверти XIX в, по почину Вейерштрасса, в математику вновь вводится, можно сказать, «эвклидова строгость», а с нею отвлеченность.

Математика сама создает те идеальные образы, над которыми она оперирует, не только не прибегая при этом к наглядности, но тщательно изгоняя из своих рассуждений и доказательств всякую [305] наглядность, всякое свидетельство чувств. Геометр не только не верит своим чувствам, но не признает самого их существования; он есть декартово «мыслящее существо». Геометру нет дела до того, есть ли в природе такие предметы, к которым его образы относятся, для него важно, что он их создал в своем уме, приписал им определения, аксиомы и допущения, после чего он с полною логичностью и строгостью развивает следствия этих аксиом и допущений, не вводя при этом никаких других аксиом и никаких новых допущений, — до остального ему дела нет.

7. Ясно, что практик, техник, каковым н должен быть всякий инженер, смотрит на дело совершенно иначе. Он должен развивать не только свой ум, но и свои чувства так, чтобы они его не обманывали; он должен не только уметь смотреть, но и видеть; он должен уметь не только слушать, но и слышать, не только нюхать, но и чуять; свои же умозаключения он должен сводить не к робкому декартову «мыслю — значит существую», а к твердому, практическому: «я это вижу, слышу, осязаю, чую — значит это так и есть».

Для геометра математика сама по себе есть конечная цель, для инженера — это есть средство, это есть инструмент такой же, как штангель, зубило, ручник, напильник для слесаря или полусаженок, топор и пила для плотника.

Инженер должен по своей специальности уметь владеть своим инструментом, но он вовсе не должен уметь его делать; плотник ле должен уметь, выковать или напарить топор, по должен уметь отличить хороший топор от плохого; слесарь не должен уметь сам насекать напильник, но должен выбрать тот напильник, который ему надо.

Так вот геометра, который создаст новые математические выводы. можно уподобить некоему воображаемому универсальному инструментальщику, который готовит на склад инструмент на всякую потребу; он делает все, начиная от кувалды и кончая тончайшим микроскопом и точнейшим хронометром. Геометр создает методы решения вопросов, не только возникающих вследствие современных надобностей, но и для будущих, которые возникнут, может быть, завтра, может быть, через тысячу лот.

Вообразите же теперь инженера, вошедшего в этот склад и желающего в нем найти нужный ему инструмент. Он прежде всего будет поражен огромным, подавляющим количеством всего накопленного за 2500 лет материала, его изумительным разнообразием. При более внимательном рассмотрении он заметит среди массы других вещей, кажущихся простыми, и некоторые сложнейшие аппараты непонятного ему назначения, но изумительные по отделке их многочисленных деталей, по тщательной их пригонке, да к тому же оправленные в серебро и золото.

Среди аппаратов новейшего изготовления он увидит множество приборов, служащих для самой точной, самой тщательной [306] выделки изделий, т.е. множество разных шаберов и шлифовальных станков. Заметит он и много устарелого, вышедшего из употребления, местами будет попадаться и просто разный хлам.

Но ведь инженер пришел сюда не затем, чтобы любоваться неисчислимыми сокровищами; не золото и серебро ему нужны, а быстрорежущая сталь, ему нужен не столько шабер, сколько грубая обдирка, грубое надежное зубило, ведь не шабером же будет он выбирать шпунт у ахтерштевпя. Присмотревшись еще ближе, он среди этого бесчисленного разнообразия заметит ряд, видимо, издавна систематически подобранных ассортиментов, остающихся почти неизменными в течение 150 лет, к тому же кладовщик ему подскажет, что их так часто требуют, что и не напасешься, а за остальным заходят лишь знатоки — мастера и любители.

Не отнестись ли ему с доверием к этим, еще издавна великими мастерами подобранным ассортиментам, и не следует ли ему воспользоваться этими готовыми и десятилетиями, если не столетиями испытанными инструментами и научиться ими правильно и искусно владеть, а затем уже, когда он сам станет знатоком и мастером, порыться и в остальных сокровищах и попытаться извлечь из них именно то, что ему надо, не брезгуя и шаберами.

Так вот эти систематические ассортименты — это те курсы, которые вам читают, и те руководства, изучение которых вам рекомендуют, а кладовщики и инструментальщики — это те профессора и руководители, которые вас обучают. Может быть, они сами и не инженеры, но зато они хорошо знают и хорошо владеют вверенным им инструментом, склад свой они изучили и знают, где и что в нем можно найти.

8. Однако, чтобы правильно выбрать готовый или правильно подобрать свой ассортимент инструментов, надо ближе разобраться в том деле, для которого он нужен. Для этого опять-таки бегло и в общих чертах проследим развитие кораблестроения.

О судостроении древних культурных народов почти не сохранилось никаких данных, по которым инженер мог бы составить ясное представление о судах, их устройстве, способах их проектирования и постройки. Рассказы некоторых историков по большей части свидетельствуют об их технической безграмотности и легковерии. Между тем начало судостроения восходит задолго до всякой письменности и всякой истории. Чертежей тогда, по-видимому, не было, или они изготовлялись на покрытых воском дощечках или временных деревянных помостах вроде тех, которыми и теперь пользуются кустари при постройке речных барж; ясно, что от этого ничего не сохранилось, да и не могло сохраниться.

Здесь, видимо, все шло преимущественно чисто практически, передаваясь от отца к сыну, от мастера к ученику, а не как наука.

Даже основной закон о равновесии плавающих тел, данный Архимедом за 250 лет до нашей эры, был впервые применен к делу судостроения лишь в 1660-х годах Антонием Дином в Англии, [307] когда в ней уже был Ньютон, математический гений которого почитается одинаковым с гением Архимеда.

Но здесь приходится заметить, что, судя по найденному около Туниса, вблизи того места, где был древний Карфаген, затонувшему судну, груженному вчерне отделанными статуями, на котором сохранилась копия того документа, что теперь называют «чартер партией», видно, что и тогда, т.е. примерно 2000 лет тому назад, этот документ составлялся почти в тех же выражениях, как и теперь, также предусматривались случаи «непреодолимых сил», да притом еще и шкипер клялся «Зевсом и всеми богами Олимпа хранить условия чартера свято и нерушимо и добавочного груза на свое судно не принимать». Значит, практика мореплавания и тогда сознавала значение надводного борта, хотя едва ли знала закон Архимеда.

Первые руководства по теории корабля появились в 1740-х годах. В них впервые было установлено учение об остойчивости корабля.

В начале 1800-х годов, по почину английских судостроителей Сеппингса и Саймондса, была усвоена польза и необходимость диагональных связей, придававших крепость и неизменяемость судовому борту; теория этою дела была обоснована физиком Юнгом.

В 1840-х годах началась постройка железных паровых судов; она стала быстро развиваться, но здесь довольно долгое время (около 30 лет) шли ощупью и сохраняли не только ненужное, но даже вредное наследие деревянного судостроения, вроде толстого, на ребро поставленного полосового киля.

Лишь в 1870 г Рид дал до сих пор сохранившиеся практические приемы вычисления остойчивости корабля на больших наклонениях и расчеты напряжений, возникающих в связях корабля на волнении.

Сталь в судостроение введена с начала 1800-х годов.

Уточнение расчетов корабля как целого сооружения, а также его важнейших деталей создано трудами И.Г. Бубнова, П.Ф. Папковича, Ю.А. Шиманского, которых я почитаю за честь считать в числе моих учеников.

Отсюда вы видите, насколько молодо действительно научное изучение корабля, его конструкции, его мореходных качеств по сравнению с теми неисчислимыми столетиями, в течение которых существует судостроение и мореплавание, и насколько здесь практика предшествовала теории.

9. Постараемся теперь установить в общих чертах тот математический аппарат, которым должен располагать корабельный инженер, чтобы вполне сознательно рассчитать проектируемый им корабль, и притом военный, как наиболее сложный, причем инженер никакими правилами ни Ллойда, ни Регистра не стеснен.

Под словом «сознательно» будем разуметь, что инженер хотя и будет применять готовые и давно разработанные методы, но он [308] вполне овладеет теми отделами математики, на которых эти методы основаны, и, значит, может вполне ясно судить об их применимости и условиях ее.

Начнем с теории корабля.

Расчет плавучести и остойчивости требует применения начал интегрального исчисления для вычисления площадей и объемов, положения центра тяжести и прочес. Причем все это выражается простыми, а не кратными интегралами, исчисляемыми по приближенным формулам квадратур.

Вычисление остойчивости, кроме того, требует отчетливого понятия о кривизне и эволюте и связи между координатами точек эволюты и эвольвенты. Исследование влияния повреждений на посадку и остойчивость корабля требует для полной отчетливости знания свойств моментов инерции плоской фигуры и определения положения ее главных осей инерции.

Расчет качки на волнении требует знания основ гидродинамики и теории малых колебаний твердого тела как свободных, так и вынужденных, т.е. интегрирования совокупных линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами.

Если корабль предположено снабдить успокоителями качки в виде цистерн Фрама, то надо иметь еще некоторые сведения из гидродинамики, а если успокоитель должен быть гироскопическим, то требуется более углубленное знание динамики твердого тела.

При этом предполагается, что инженер не будет рассчитывать теоретически «приведенной массы» увлекаемой кораблем воды при качаниях его, а воспользуется имеющимися на этот счет опытными данными, ибо такой расчет потребовал бы таких сведений из гидродинамики, на сообщение которых в курсе не хватило бы времени, если не развивать этот отдел в ущерб другим, более простым, но зато более обиходным.

Ходкость или требует еще более углубленного знания гидродинамикн и изучения системы волн, образуемых при движении корабля, или же надо ограничиться применением эмпирических формул и результатов испытания подобных судов и моделей.

Поворотливость плохо поддается учету, и суждение о ней основывают на существующей практике и результатах испытания судов, подходящих по типу к проектируемому.

Итак, положим, что элементы корабля и все, что относится к мореходным его качествам, установлено и рассчитано; тогда идет второй вопрос, где на первый план выступает строительная механика корабля, согласно основаниям которой надо произвести расчеты прочности корабля как целого сооружения и расчеты прочности всех деталей и отдельных устройств его.

Здесь требуется гораздо более сложный математический аппарат, нежели для теории корабля ибо приходится иметь дело с изгибом и сжатием пластин и устойчивостью их, а для этого требуются основательные познания теории упругости, а следовательно [309] и весь необходимый математический аппарат с бигармоническим уравнением учения о рядах, подобных рядам Фурье, и притом но только простых, но и двойных.

Затем возникнет вопросы о подкреплениях под орудиями или башнями и о действии на них выстрела, т.е. сил малой продолжительности, и рассмотрение вопроса о том, считать ли это действие статическим или динамическим. Оно связано с изучением колебательного движения упругих систем, что требует еще более сложного математического аппарата, нежели вопрос о вибрации всего корабля, и с учением о фундаментальных функциях и характеристических числах. Вместе с тем здесь необходимо столь же отчетливое знание и умение численно интегрировать дифференциальные уравнения, между тем как для учения о плавучести и остойчивости требуется уменье приближенно производить квадратуры.

Как только будет установлено, что именно от корабельного инженера требуется по его специальности, так сейчас же устанавливается и соответствующий объем знаний из анализа и механики. Но здесь надо тщательно заботиться о том, чтобы не вводить лишних требований; ведь от того, что верхняя палуба покрывается деревянным настилом, нельзя же требовать изучения ботаники, или от того, что в кают-компании диван обит кожей, нельзя требовать изучения зоологии; так и здесь, если при рассмотрении какого-то частного вопроса встречается некоторая формула, то гораздо лучше привести ее без доказательства, а не вводить в курс целый отдел математики, чтобы дать полный вывод этой единичной формулы.

При изучении анализа и механики и подсобных отделов из аналитической геометрии и высшей алгебры должны соблюдаться определенная постепенность и полнота; многое может казаться излишним и непосредственных приложений не имеющим, но оно нужно для ясного усвоения дальнейшего и не может быть пропущено подобно скучной главе романа.

Здесь было бы слишком долго и неуместно перечислять необходимые сведения, т.е. как бы составлять учебный план; достаточно установить его принципы: соответственно той подготовке, которую инженер должен получить по своей специальности, устанавливается объем его познаний по прикладным предметам, т.е. теории корабля, строительной механике корабля со включением теории упругости (если надо) и сопротивления материалов; как только объем прикладных предметов определен, так определяется и соответствующий объем математических познаний.

Что касается самого преподавания их и отводимого им места, то может быть два взгляда: или все математическое относить к курсу математики и механики, или же к этим курсам относить только те общие познания, которые входят в несколько, по крайней мере в два, прикладных специальных предметов, а те отделы,

которые входят только в один предмет, относить к введению в этот предмет или к соответствующей главе его.

По сути дела это распределение в конце концов эквивалентно. Гораздо важнее решение другого вопроса, а именно: есть ли необходимость от каждого корабельного инженера требовать все в полном объеме, совершенно для всех однообразном.

Ведь деятельность инженера весьма разнообразна. Один инженер работает и предназначает себя к работе в конструкторском бюро, другой более склонен к работе на производстве, к работе в цехе. Одни инженеры имеют в виду работать специально по коммерческому судостроению, другие — по военному.

Должна ли школа давать как бы законченную подготовку, или она должна давать только те принципиальные основы, на которых инженер на самой службе будет вдумчивой практикой совершенствоваться, непрерывно повышая свою квалификацию, научную и техническую, к чему теперь представляется столько возможностей. Надо помнить афоризм Козьмы Пруткова: «нельзя объять необъятное».

Надо ли всех подгонять под один шаблон, или надо и в самой высшей школе считаться с индивидуальными способностями если не каждого учащегося, то главных групп учащихся. Не правильнее ли будет, если для каждой такой группы установить минимальное требование по одним предметам, но зато максимальное — по другим. Постановка курса математики и механики будет тогда иная, нежели в первом случае; курс сам собою разобьется на минимальный, общий для всех групп, и на отдельные дополнительные курсы, которые явятся обязательными для групп, соответственно специализировавшихся.

Мне лично думается, что эта последняя система будет более рациональна, нежели система огульного обучения всех и каждого одному и тому же, не считаясь с его склонностью.

10. Скажу несколько слов о самом характере постановки преподавания и самого курса математики и механики для инженеров.

Выше уже была отмечена разница взглядов на математику геометра и инженера. Соответственно этой разнице должен быть поставлен и курс.

Для геометра, который должен впоследствии создавать новые методы в математике или новые методы решения математических вопросов, а значит, и должным образом эти методы обосновывать, полная и безукоризненная строгость безусловно необходима.

Для инженера, которому главным образом придется эти методы прилагать к решению конкретных вопросов и узкой области его специальности, такая всеобъемлющей строгость является бесцельной. На инженера эти строгие, лишенные наглядности доказательства и рассуждения наводят тоску и уныние, он видит в них топтание на месте, жевание жвачки, стремление доказывать очевидное, [311] что давно им понято и что ему до доказательства кажется более ясным и понятным, нежели после доказательства.

Геометр обыкновенно мало ценит вычислительные процессы, особенно доведение их до конца, т.е. до численного результата, вычисляемого с заданной наперед, обыкновенно небольшой степенью точности; инженер же смотрит на дело как раз обратно: в решении вычислением конкретно поставленного вопроса он видит и ценит именно прикладную сторону, усматривая в ней пример того, как надо поступать в аналогичном случае в предстоящей ему практике.

11. Молодые инженеры часто склонны относиться с своего рода пренебрежением «к разного рода правилам Ллойдов и Регистров», считая, что эти правила составлены по принципу «назначь размер, скажем толщину, на глаз, да четверть дюйма прибавь».

На самом же деле это далеко не так. Возьмем для примера английский Ллойд, Он существует как классификационное общество, т.е. наблюдающее за надлежащей прочностью корабля и его снабжения как во время постройки, так и во время службы, сто лет. Все случаи повреждения судов осматриваются его инспекторами, рассеянными по портам всего мира, и доводятся до сведения Главной лондонской конторы общества, в которой работают опытнейшие инженеры с обширной практикой и широким научным образованием.

Сейчас в списках английского Ллойда находится около 35 тысяч пароходов всех наций; отсюда можно заключить, какой огромный материал и какое богатство опытных данных и «случаев» накопляется в его главной конторе.

Правила Ллойда не являются неизменными, они постоянно совершенствуются на основании действительного опыта плавания судов и анализа аварий или повреждений, ими понесенных. Более того, предоставлено отступать от буквы этих правил, подтверждая отступление расчетами, представляемыми на просмотр и одобрение главной конторы, в которой таким образом группируется и этот опыт, ведущий к постоянному совершенствованию правил. Ввиду этого правила периодически переиздаются, причем в них вносятся существенные изменения, польза которых оправдалась практикой; поэтому правила эти заслуживают внимательного а вдумчивого изучения.

12. Знаменитый английский натуралист лет 70 тому назад сказал: «Математика подобно жернову перемалывает лишь то, что под него засыплют». Вы видели, что в строгой эвклидовой математике эта засыпка состоит из таких аксиом и постулатов, в справедливости которых инженер усомниться не может, а так как лишь эти аксиомы и постулаты «перемалываются» без добавления новых (а если что добавляется, то должно быть точно и ясно указано), то инженер и придает такую веру математическому доказательству. [312] Но здесь необходимо постоянно иметь в виду следующее об стоятельство: когда конкретный вопрос приводится к вопросу математическому, то всегда приходится делать ряд допущений, ибо математика вместе с механикой оперируют над объектами идеальными, лишь более или менее близкими к объектам реальным, к которым инженер будет прилагать полученные математические выводы. Ясно, что сколько бы ни было точно математическое решение, оно не может быть точнее тех приближенных предпосылок, на коих оно основано. Об этом часто забывают, делают вначале какое-нибудь грубое приближенное предположение или допущение, часто даже не оговорив таковое, а затем придают полученной формуле гораздо большее доверие, нежели она заслуживает, и это потому, что ее вывод сложный.

13. В очерке о П.А. Титове указано, что инженер должен непрестанно накоплять практический опыт, он должен выработать свой глазомер и сразу видеть, верен ли результат расчета, или нет. Л вот другой пример. Знаменитый итальянский математик Леви-Чивита, между прочим составивший превосходный курс механики, прочел года три тому назад в Вене, по приглашению Австрийского общества инженеров, доклад «О динамической нагрузке упругих систем».

Изящнейшими с математической стороны выводами он установил некоторый общий критерий, которым определяется верхний предел динамической нагрузки, т.е. такое значение ее, которого она при данных обстоятельствах превзойти не может.

В формулы Леви-Чивита входит продолжительность действия нагрузки, поэтому, например, получилось, что при проходе поезда по мосту динамическая нагрузка тем больше, чем скорость хода поезда меньше.

Как правоверный математик он верит своей формуле больше, нежели глазу и здравому смыслу, и не видит в ней наглядной несообразности. Математически его формула верна, но она дает слишком большое значение сказанного верхнего предела, не имеющее практического значения.

Возьмем для примера знаменитый мост «Британия», построенный в 1848 г. Пролеты этого моста имеют длину около 450 футов, сечение моста коробчатое, со сплошными боковыми стенками и со сплошными, и притом двойными, верхнею и нижнею панелями, так что каждый пролет имеет аналогию с кораблем. Так вот по формуле Леви-Чивита при проходе по этому мосту товарного поезда, идущего самым малым ходом, верхний предел динамической нагрузки получается 3000 т на погонный фут, т.е. 1 350 000 т на весь пролет. На самом же деле верхний предел этой нагрузки есть 3 т на погонный фут, т.е. 1350 т на весь пролет. На эту нагрузку он и рассчитан его знаменитыми строителями Ферберном и Стефенсоном, и стоит он с 1848 г незыблемо, пропустив миллионы поездов с большими и малыми ходами. [313] Конечно, 3000 т больше 3 т, формула Леви-Чивита верна, а какой в ней толк?

Всякий инженер заметил бы практическую непригодность формулы и, обратившись к предпосылкам, сделанным при ее выводе, легко увидел бы несоответствие действительности, а знаменитый математик, привыкший со всею «эвклидовой» строгостью перемалывать аксиомы и постулаты, не заметил грубости одного из своих постулатов, сообразно которому и получил столь высокий верхний предел.

Титова знали немногие корабельные инженеры того времени.

Знаменитого Леви-Чивита за его чисто математические работы знают и почитают математики всего мира. Если бы вы готовились быть математиками, я пожелал бы вам стать Леви-Чивитами, но вы готовитесь быть корабельными инженерами, поэтому желаю вам стать Титовыми.

О подготовке специалистов{54}

Конечно, каждому из вас известна сказочка Лескова о стальной блохе и о тульском Левше, и вы помните, как атаман Платов прислал ему на корабле бочонок «английской горькой» с назиданием; «не пей много, не пей мало, а пей средственно»; так и в вашем деле я скажу: «не учите много, не учите мало, а учите средственно».

Другой писатель, триединый Козьма Прутков, высказал, между прочим, два афоризма: «нельзя объять необъятное» и «специалист подобен флюсу, полнота его всегда односторонняя».

Наконец, знаменитый М.И. Драгомиров, бывший долгое время «учителем русской армии», сказал: «учи показом, а не только рассказом».

На профессорах и преподавателях втузов лежит обязанность учить и готовить инженеров, и притом не инженеров-учеников, а «готовых» инженеров, которых можно было бы прямо со школьной скамьи послать на завод в любой цех или в любое конструкторское бюро на соответственную самостоятельную должность.

Достижимо ли это? Я прямо скажу — нет, не достижимо, ибо это противоречит афоризму Козьмы Пруткова и равносильно желанию «объять необъятное».

Никакая школа не может давать готового инженера, руководителя цеха или самостоятельного конструктора, но она обязана дать основные познания, основные принципы, некоторые основные навыки и, кроме знания, еще и умение прилагать знания к делу; тогда сама заводская практика будет для него той непрерывной в течение всей его жизни школой, в которой он не впадет в рутину, а с каждым годом будет совершенствоваться и станет инженером-руководителем производства или истинным конструктором-новатором в своем деле.

На это часто возражают. Менделеев один выдумал бездымный порох, а после Дмитрия Менделеева надо десятки миллионов Иванов Ивановых учить готовым порохом стрелять и стрелять лучше [315] Менделеева. Ньютоны и Менделеевы рождаются раз в столетие, а то и реже, не школа их создает, миллионы же Ивановых «показом» готовили и готовят Драгомировы.

Итак, пора признать, что никакая школа не может «объять необъятное» и не может достигнуть «недостижимого предела».

Но в математике переменная величина, стремясь к своему пределу, проходит через бесчисленное множество частных значении; и не всегда нужен ее предел, а некоторые из этих частных значений, которые и надо для дела уметь выбрать.

Чем и как надо обосновать этот выбор? Обыкновенно в учебном деле для этого служат учебный план и программы курсов с их целевыми установками. Но мне кажется, что здесь часто упускается самое главное: 1) способность студента к усвоению преподаваемого и 2) род деятельности, которой студент стремится себя посвятить в будущем соответственно своей склонности. Это упущение ведет к крупным ошибкам.

В основу учебных планов кладутся программы. Каждая программа составляется профессором, заведующим кафедрой и преподавателями по этой кафедре, т.е. специалистами по данному предмету, и они всегда склонны изложить предмет «в полном его объеме», как бы забывая, что сами они в своей преподавательской деятельности изучали свой предмет, может быть, 15, 20, 25 лет, а то и более, а студент на изучение этого предмета может уделить лишь небольшую часть года или полугодия, ибо одновременно студенту надо изучить и ряд других предметов, в равной мере обязательных, и сдать по ним зачеты и экзамены.

Сдав такой зачет или экзамен, студент стремится как можно скорее «освободить голову» для сдачи зачета или экзамена по следующему предмету, ибо человеческая способность усвояемости не бесконечная, а ограниченная.

Уже давно было сказано, что целью университетского образования является «научить учиться». Долгих пояснений эти слова не требуют — достаточно простого сравнения. В старину московские купчихи непременно откармливали к Рождеству гусей моченым горохом и индюков вареными каштанами; для этого гуся зашивали до шеи в мешок, подвешивали к стене и пичкали горохом, так же поступали и с индюком, — они и жирели в меру купеческого вкуса и купеческой утробы.

Подобно этому часто поступают и со студентом: его пичкают знаниями, сообщенными па лекциях, но не оставляют ему достаточно времени для обдумывания, усвоения и настоящего изучения предмета.

Сто лет назад мой отец учился в 1-м кадетском корпусе. В каждом корпусе было по нескольку лентяев или неспособных к учению кадет, которые с самого начала решали, что их выпустят подпрапорщиками в гарнизон в какую-нибудь Тмутаракань. У них было два способа подготовки к экзаменам. [316] Тогда писали гусиными перьями, и у каждого был «перочинный нож». Так вот, одни начинали подготовку к экзаменам с того, что точили преостро ножик, затем шли в цейхгауз, где в чанах размачивались розги, и начисто подрезали все торчащие сучочки, чтобы сделать розги «бархатными», и на этом подготовку к экзаменам заканчивали.

Другие, или более прилежные, или боявшиеся «бархатных» розог, готовились по сокращенным учебникам. Это делалось так: отрезалась треть книги сверху и треть снизу и вызубривалась оставшаяся середина. На экзамене хоть что-нибудь да ответит, и, значит, нуля не поставят, и от розог избавишься. Судя по объемам некоторых программ и курсов, и студентам Ленинградского кораблестроительного института придется прибегнуть «к сокращению книг».

Как уже сказано, деятельность корабельного инженера протекает вообще или в цехе, или в конструкторском бюро. Одна деятельность требует, если так можно выразиться, главным образом, подготовки технологической, другая — математической. Я говорю — главным образом, а не исключительно, ибо для той и другой подготовки есть некоторый обязательный общий минимум.

Само собою является вопрос: не предоставить ли студенту самому избрать как бы свою подготовку по своей склонности. Часто неправильно смотрят, что инженер-конструктор есть как бы настоящий первосортный инженер, а инженер-технолог есть как бы второсортный. Этот взгляд совершенно неправилен и должен быть изжит. Но этот вопрос требует обстоятельного исследования, на которое у нашей конференции нет времени.

Может быть, этот вопрос как-нибудь возникнет вновь и тогда будет обсужден должным образом.

Программа занятий конференции так обширна, что я не буду больше утруждать вашего внимания и выскажу лишь пожелание успеха в предстоящей вам трудной, но и весьма нужной работе, вопреки мнению украинского философа Григория Сковороды, сказавшего: «Слава создателю, сотворившему все ненужное трудным и все трудное ненужным».

Моя речь была сказана 14 июля 1941 года. С тех пор дальнейших конференций не было, и пока это остается благими пожеланиями. Может быть, следовало бы созвать конференцию, но не из одних только профессоров, а также из практиков дела и предложить пересмотреть то, чему учат, нужно ли всему этому учить и как учить. А то загромождают курсами невероятной толщины, которые даже и сократить-то нельзя. Надо отрезать не то что треть сверху и треть снизу, а по меньшей мере две пятых сверху и две пятых снизу и только после этого выучить оставшуюся середину.

В комиссию А.Н. Баха{55}

Позвольте мне. прежде чем я перейду к сущности того дела, для обсуждения которого образована эта комиссия, испросить у вас несколько минут времени, чтобы напомнить некоторые факты из истории науки.

1. Наполеон сказал: «gouverner c'est prévoir (управлять — значит предвидеть).

Владимир Ильич лет 15 тому назад в своем гениальном предвидении указал необходимость использовать энергетические ресурсы СССР, главным образом водные, ибо они единственно неисчерпаемы и, постоянно возобновляясь солнцем, при посредстве метеорологического кругооборота воды, не тратятся безвозвратно, как нефть, уголь или торф. Ленин выразил свою гениальную идею знаменитым афоризмом об электрификации.

Глеб Максимилианович Кржижановский облек затем этот афоризм в подробно разработанный план со множеством расчетов, карт, чертежей и пр.

Наши сочлены — Графтио, Веденеев, Винтер, Шенфер и множество их сотрудников — привели в исполнение начальную стадию плана Глеба Максимилиановича в виде титанических сооружений Волховстроя, Свирьстроя, Днепростроя, дающих уже более миллиона лошадиных сил мощности. Нет возможности перечислить более «мелкие» по нашему масштабу, т.е. дающие по 50 000–75 000 сил, электростанции, однако вместе взятые они доставляют несколько миллионов сил.

В ближайшее время намечены новые гиганты: Ангара, Волга, которые дадут около 10 000 000 сил, а заглянув в будущее, мы видим Иртыш, Обь, Енисей, Лену, Индигирку, Колыму, Анадырь, бесчисленные горные реки и речки Алтая, Камчатки, бассейна Амура и пр., таящие в себе сотни миллионов сил, которые оживят неисчерпаемые рудные, лесные и минеральные богатства Сибири.

Все это есть лишь одно из многочисленных применений электричества. [318] Не удаляясь в глубь веков, иозьмем лишь то, что было 150 лет тому назад, а затем то, что совершилось и совершается не только на памяти таких стариков, как я или уважаемый Алексей Николаевич Бах, а и на памяти «молодых» участников этой комиссии.

Сто пятьдесят лет тому назад Гальвани заметил, как дрыгают ободранные ножки лягушки, и начал научно исследовать это явление. Он подвергся множеству нападок и насмешек со стороны «ученых», видевших в этом пустую, недостойную ученого трату времени; вместе с тем его опыты давали неисчерпаемый повод к проявлению веселого остроумия карикатуристам. Само собою разумеется, что вмешались и попы — им ведь тогда до всего было дело и везде они усматривали ереси, ведущие к подрыву их авторитета.

В другом направлении повел свои исследования Вольта, и если бы его не оценил и не поддержал всесильный Наполеон, то его «столб» долго не находил бы применений, из которых одно из важнейших было открыто нашим академиком Петровым, вскоре после того из Академии «извергнутым» не столько «за велие пьянство и дебоширство», сколько по проискам академика Паррота, который пользовался благоволением Александра I.

Наступила середина XIX века, и вот «королевский астроном Ирландии» сэр Вильям Роуан Гамильтон, один из величайших математиков, отличавшийся многочисленностью своих работ, важностью заключавшихся в них открытий, глубиною мысли, оригинальностью методов, вместе с тем и как вычислитель, имевший мало себе равных, издает в двух громадных томах учение об обобщенных мнимых величинах, названных кватернионами. Действия над этими количествами обладали причудливыми свойствами; например, произведение зависело от порядка множителей. Само собою разумеется, что это исчисление было встречено с недоверием, подверглось резкой критике, не всегда беспристрастной, и не получило большого распространения.

Но вот в 1867 г, через 10 лет после издания сочинения Гамильтона, кембриджский профессор экспериментальной физики Д.К. Максвелл усмотрел, что два оператора (т.е. символа действия) Гамильтона по своим свойствам соответствуют тем соотношениям, которые имеют место между током и магнитными силами, им возбуждаемыми. Исходя из этого соответствия, Максвелл все учение об электричестве и магнетизме облек в два уравнения, занимающих две коротенькие строчки при начертании этих уравнений в символах Гамильтона. Из этих уравнений Максвелл не только вывел все учение об электричестве, но и о свете в двух томах своего знаменитого трактата, который по оригинальности методов и важности результатов почитается равным «Началам» Ньютона.

Идеи Максвелла были настолько новы, математический аппарат, им примененный для их развития, настолько труден, что его [319] трактат в течение десятка лет представлял непреодолимые затруднения для большинства физиков того времени. Лишь после смерти Максвелла в 1878 г его теории стали получать все большее и большее распространение, хотя им и не находилось экспериментального подтверждения.

Кембриджский университет имел бы полное основание поставить своему профессору экспериментальной физики на вид, что он занимается не своим делом, а фантастическим применением сугубо мнимых кватернионов, объясняя явления света не упругими, а какими-то электрическими колебаниями неведомого эфира; но в это время физика в Англии была представлена такими знаменитостями, как В. Томсон, Г. Стокс, Н.Г. Тэт, лорд Рэлей, которые вполне могли оценить и оценили гениальность произведения Максвелла, а также и все прочие его ученые заслуги; никто не осмелился сделать даже намек на порицание Максвеллу, и в этом Кембридж оказался прав: прошло всего десять лет после смерти Максвелла, и Генрих Герц дал блестящее экспериментальное подтверждение учения Максвелла.

Прошло еще 12 лет. Истомленный бессонной ночью капитан 1-го ранга В.В. Линденштрем, командуя броненосцем «Генерал-адмирал Апраксин» во время штормовой снежной пурги, приняв красный огонь южного Гогландского маяка за судовой отличительный огонь, стал давать воображаемому судну дорогу, уклоняясь сам вправо, чтобы ему показать свой красный огонь, и с полного хода вылез на скалы о. Гогланд.

Сперва послали адмирала Амосова с кораблями «Полтава» и «Севастополь» снимать «Апраксина» с камней. Амосов, ничего не обследовав, перервал все самые толстые (9-дюймовые) стальные буксиры, которые были в запасах флота, а «Апраксин» и на дюйм не поддался с той скалы окружностью в 60 футов, которая вошла на 15 футов внутрь носовой части корабля.

Назначили адмирала 3.П. Рожественского начальником работ и заключили договор с Ревельским спасательным обществом.

И вот 3 марта 1900 г лейтенант В.А. Канин с острова Гогланд передал, а лейтенант А.А. Реммерт на острове Аспе (30 миль от Гогланда) принял первую депешу по беспроволочному телеграфу, пользуясь ими самими установленными мачтами для антенн и самодельными аппаратами преподавателя Минного класса А.С. Попова.

Это было первое в мире не экспериментальное, а действительное деловое применение беспроволочного телеграфа. Я об этом здесь упоминаю потому, что об этом мало кто знает, а я в это время был на о. Гогланд.

Мне незачем здесь говорить о том, до каких чудес развилось радио, когда с Северного полюса Кренкель может переговариваться с любой станцией мира, будь она в Аукленде или в Сиднее; и я думаю, что надо иметь немного терпения, и академик А.А. Чернышев [320] покажет нам своим телевизором не только Лондон и Париж, но Гонолулу и Сидней.

Первоисточник же этих чудес — уравнения Максвелла в кватернионных операторах Гамильтона, про которого злые языки говорили, что он придумал их, пробираясь, в веселом после пирушки виде через один из дублинских мостов, ибо, как некоторые его биографы повествуют, он не прочь был, подобно нашему В.А. Стеклову, при случае и выпить, но во хмелю был буен, тогда как В.А. Стеклов всегда был неизменно корректен.

Самое трудное во всяком деле — правильное его обоснование в начале, лишь при этом возможно дальнейшее его развитие.

2. Возьмем еще один пример. В Институте генетики нашей Академии работал некий американец, кажется, специально Академией приглашенный, по первому взгляду над совершенно пустым делом: он спаривал одну с другой каких то мух н исследовал, что из сего происходит.

Ведь сперва, не зная дела, покажется, что это занятие равносильно рекомендуемому Козьмой Прутковым: «если ты стоишь на мосту и плюешь в воду, то наблюдай, как по ней расходятся круги, ибо иначе ничего путного из твоего занятия произойти не может». Не все ли равно: плевать в воду или смотреть, как мухи спариваются? Однако оказывается, что избраны американские мухи потому, что их развитие крайне быстро, и через две недели новое поколение уже достигает зрелости; поэтому мухи эти дают возможность самым быстрым образом исследовать законы образования помесей и передачу наследственных признаков от прародителей потомству.

Оказалось при сличении с крупными животными, что законы эти общие, и притом не только для животных, но и для растений, так что мухи служат не предметом, а средством, инструментом для исследования вопросов огромной важности для народного хозяйства, как например усовершенствования пород скота и изыскания наиболее приспособленных для данной области, т.е. климата и прочих условий, разыскания новых сортов хлебных злаков, новых сортов плодов и овощей и т.д. Так Н.И. Вавилов творит в этой области изумительные вещи, разводя, например, пшеницу за Полярным кругом или картофель на Кировском полуострове и в Мурманске, а академик А.А. Рихтер с уверенностью говорит: «Запрудите Волгу, дайте воду в заволжские степи, забудьте про губительные засухи, — урожай по 5 миллионов тонн пшеницы нз года в год на орошенных землях будет обеспечен», и я знаю, что А.А. на ветер слов не скажет.

Не мне говорить о чудесах, творимых химией; все эти чудеса зарождаются в лабораториях, где первоначально работают над ничтожно малыми количествами вещества, но зато химия имеет твердо установленные, незыблемые законы, и от граммов и миллиграммов лабораторий переходят к сотням, тысячам и миллионам [321] тонн промышленности, преобразуя жизнь культурного человечества.

3. Семьдесят пять лет назад И.М. Сеченов издал свои «Рефлексы головного мозга». В то время была поговорка, что человек состоит из души, тела и паспорта. Ведение душою присвоили себе попы, телом ведало рекрутское присутствие, телом и паспортом вместе — полиция.

Книга Сеченова возбудила против себя попов, и профессор С.-Петербургской духовной академии Барсов издал против Сеченова статью, обвиняя его в распространении неверия, говоря, что Сеченов в своей лаборатории Медико-хирургической академии «показывает студентам душу лягушки под микроскопом». Хотя начало шестидесятых годов и считалось временем либерализма, но за «совращение в неверие» можно было попасть и в заключение в монастырь на срок по «усмотрению духовного начальства»; заключенные именно в 1861 г в Суздальском монастыре два раскольничьих архиерея пробыли в темницах по 63 года. Попы, монахи, архиереи и митрополиты умели исправлять своих «чад духовных», и проф. Барсов прекрасно знал, куда он метил, говоря о показывании студентам лягушачьей душя под микроскопом. Но, стреляя лягушачьей душой, Барсов метил слишком высоко и промахнулся. Если бы он высказал свое замечание как шутку, то иные над ней посмеялись бы, зато другие заметили бы в ней и диогенова петуха, т.е. ядовитую насмешку над недостаточной мощностью, недостаточной обоснованностью и осутствием строгости некоторых торопливых выводов и умозаключений, по словам Наполеона: «c'est le redicule qui tué» (Смешное убивает), а высказав свою сентенцию всерьез, он обратил ее в глупость.

Леон Абгарович Орбели вероятно подтвердит, что Сеченов почитается «отцом русской школы физиологии». Все свои исследования он производил в маленькой комнате, которую ему уделяли под лабораторию Медико-хирургическая академия и университеты: Одесский, С.-Петербургский и Московский, в которых он последовательно был профессором, и лишь через много лет после его смерти вырос тот великолепный дворец науки, которым ведает Леон Абгарович и где продолжается дело И.П. Павлова, так величественно развившего начинания Сеченова. И.М. Сеченов первоначальное образование получил в Военно-инженерном училище и таким образом был учеником Остроградского. В 1882 г, в возрасте 54 лет, будучи профессором С.-Петербургского университета, он почувствовал необходимость более обширных познаний в математике, нежели давало Инженерное училище. Тогда, в продолжение почти двух лет, он под руководством магистранта А.М. Ляпунова прилежно изучил двухтомный компендиум высшей математики [322] Шлемильха, а затем механику по лекциям, которые ему читал Ляпунов.

Я не знаю, прилагал ли Сеченов свои подновленные и вновь приобретенные познания по математике к вопросам физиологии, но если кто читал в его переработке отдел о теории оптических инструментов в учебнике Фика и о глазе как оптическом приборе, тот мог убедиться, что «до занятий» с Ляпуновым Сеченов математикой владел, конечно, не так, как его великий учитель Гельмгольц, но лучше многих других биологов.

4. Математика имеет в конце концов как объект своего исследования, так и средство для исследования других вопросов числа, и притом числа отвлеченные. Хотя к области математики относят геометрию и механику, но как только надо математически установить количественные соотношения между пространственными образами или между величинами, рассматриваемыми в механике, как то: силою, массою, скоростью, ускорением и временем, то все эти величины надо сперва измерить приемами, которым учит физика, и лишь после измерения, т.е. выражения этих величин числами, они становятся объектами математической обработки.

Петр Петрович Лазарев в своих как последних, так и более ранних работах стремится прилагать математику к изучению биологических явлений, именно в области восприятия внешних впечатлений, т.е. в области чувствительности наших органов чувств.

Будучи, подобно Сеченову, по университетскому образованию медиком, он не занялся практической деятельностью врача, а занялся наукою. Видимо, он еще в молодом возрасте почувствовал то, что Сеченов ощутил под старость, — необходимость солидных познаний по математике, и он по окончании медицинского факультета вновь обратился в студента, окончил физико-математический факультет, сперва стал заниматься физикой и лишь через 9 лет перешел к биологическим исследованиям.

Ясно, что как физик и математик он сознавал, что прежде всего надо для математической их обработки, как уже сказано, выражать изучаемые явления или изучаемые объекты числами, установив способы измерения этих объектов, т.е. нахождения отношения величины или интенсивности измеряемого объекта или явления к другому, с ними однородному, принятому за единицу сравнения.

Большая часть работ, о которых Петр Петрович докладывал в Академии наук, относилась к чувствительности глаза и ее изменяемости в зависимости от разных обстоятельств, физически измеримых. Поэтому прежде всего возникает вопрос о технике самих измерений, о степени их точности, о неизменности принятой единицы, о независимости результатов измерений от личности самого наблюдателя. [323] Физика и точнейшая из наблюдательных наук — астрономия — учат, как иадо здесь поступать и как по самим результатам измерений судить о степени их точности.

После того как измерения произведены и числа получены, то дело математики их обработать, т.е. сопоставить как между собою, так и с числами, относящимися к другому явлению, связь которого с первым ищется.

Это делается или на основании какой-либо теории или гипотезы, получающей от этой обработки свое подтверждение или опровержение, или же совершенно независимо от всяких теорий или гипотез.

Простейший случай такой обработки тот, когда сопоставляются два каких-либо объекта, каждый из которых выражен каким-либо рядом чисел, между которыми имеет место какое-либо соответствие. Здесь имеются три способа обработки:

а) Графический, состоящий, как известно, в том, что один ряд чисел принимают за частные значения переменной независимой, другой — за соответствующие первым значения функции, — одним словом, когда есть основание предполагать, что та кривая, которая строится, «согласная», т.е. не только не имеет скачков в своих ординатах или сломов в касательных, но имеет непрерывно изменяющуюся кривизну. Первые два обстоятельства замечаются легко, но для последнего нужна практика и привычки в этом деле, которые, например, образуются у всякого старого корабельного инженера.

Сюда же относится графическое «сглаживание» кривой и устранение случайных погрешностей наблюдений.

б) Второй способ — это так называемая интерполяция над методами которой так много поработали Чебышев, Марков и С.П. Бернштейн, обобщивший и значительно усовершенствовавший методы Чебышева и Маркова. Приемами интерполяции устанавливается между двумя рядами чисел, полученными из наблюдений, соответствие или зависимость, выражаемая функциями заданного вида, и раз эти функции избраны, то все дальнейшее производится по вполне определенным правилам, так что результат совершенно не зависит от исполнителя работы.

в) Наконец, третий род обработки — это составление дифференциального уравнения между величиной, принимаемой за функцию, и переменной или переменными независимыми.

Здесь надо предварительно обладать теорией явления или составить таковую на основании какой-либо гипотезы, чтобы на основании их составить дифференциальное уравнение, которому явление подчинено. Это уравнение надо затем решить точно или приближенно и сопоставить решение с результатами наблюдений и показать, в какой мере теоретические результаты сходятся с наблюденными; так поступают, например, в небесной механике. [324] Насколько я заметил по докладам Петра Петровича, он по большей части следует этому последнему пути, кладя в основу созданную им ионную теорию возбуждения.

Здесь надо различать самый метод исследования от изложения и опубликования его результатов. Возьмем для примера трех великих, — можно сказать, гениальных — математиков: Гаусса, Эйлера и Коши.

Гаусс, прежде чем опубликовать какой бы то ни было труд, подвергал свое изложение самой тщательной обработке, прилагая крайнюю заботливость о краткости изложения, изяществе методов и языка, не оставляя при этом следов той черновой работы, которой он до этих методов достиг. Он говаривал, что когда здание построено, то не оставляют тех лесов, которые для постройки служили; поэтому он не только не торопился с опубликованием своих работ, но оставлял их вылеживаться не то что годами, а десятками лет, часто к этой работе по временам возвращаясь, чтобы довести ее до совершенства. Так, например — способ наименьших квадратов. Он опубликовал его как III отдел в Theoria Motus, через 15 лет после того, как он его открыл, но зато этот III отдел едва ли не лучший из того, что есть в Theoria Motus, если можно говорить про лучшее в сочинении, где все превосходно.

Свои исследования по эллиптическим функциям, главные свойства которых он открыл за 34 года до Абеля и Якоби, он не удосужился опубликовать в течение 61 года, и они были опубликованы в его «Наследии» примерно еще через 60 лет после его смерти.

Эйлер поступал как раз обратно Гауссу. Он не только не разбирал лесов вокруг своего здания, но иногда даже как бы загромождал его ими. Зато у него видны все подробности самого способа его работы, что у Гаусса так тщательно скрыто. За отделкой Эйлер не гнался, работал сразу вчистую и публиковал в том виде, как работа получилась; Но он далеко опередил печатные средства Академии, так что сам сказал, что академическим изданиям хватит его работ на 40 лет после его смерти; но здесь он ошибся — их хватило больше чем на 80 лет.

Коши писал такое множество работ, как превосходных, так и торопливых, что ни Парижская Академия, ни тогдашние математические журналы их вместить не могли, и он основал свой собственный математический журнал, в котором и помещал только свои работы.

Гаусс про наиболее торопливые из них выразился так: «Коши страдает математическим поносом». Неизвестно, пе говорил ли Кошм в отместку, что Гаусс страдает математическим запором?

Amicus Plato sed magis amica veritas (Платон мне друг, но истина мне больший друг.). П.П. Лазарев делал доклады как в Отделении, так и в группе физики. Слушая его доклады, у меня невольно возникала мысль: следовало бы П.П.

несколько ближе придерживаться выдержки Гаусса и не торопиться с опубликованием работ, так сказать, в сыром, не то что не полированном, но даже вчистую не отделанном виде. Поэтому даже при слушании его докладов я часто замечал следующие недостатки:

1. Отсутствие отчетливой, полной и точной формулировки гипотезы или вообще допущений, служащих основою для составления дифференциального уравнения.

2. Отсутствие в некоторых случаях отчетливой и ясной формулировки начальных условий для уравнений обыкновенных и начальных и граничных условий для уравнений в частных производных.

3. Отсутствие указаний на способы измерений и на непосредственные их результаты, не опуская ни одного из этих результатов без соответствующей оговорки, почему это сделано.

4. Отсутствие пояснений, сколько и какие параметры введены в самое уравнение, каким образом эти параметры определены и какова точность этих определений.

5. Недостаточное число сличений вычисленных на основании теории результатов с наблюденными, например: параметров введено два, сличений сделано четыре, тогда как надо было бы взять не четыре, а, скажем, 24, чтобы получить должную проверку теории или гипотезы и значений параметров.

Все эти требования совершенно элементарные и относятся вообще ко всякого рода наблюдениям и достаточно общеизвестны, так что, вероятно, есть какие-либо причины, которые заставили академика Лазарева от них отступить и не упоминать о них в своих докладах. Может быть, таких требований вообще нельзя нредъявлять в той новой области, которую академик Лазарев взял как предмет своих исследований. Я надеюсь, что Петр Петрович не откажется дать соответствующие разъяснения.

6. Необходимо обратить внимание еще на один недостаток некоторых докладов академика Лазарева — это несоответствие заглавий научной сущности дела.

Содержание нескольких докладов академика Лазарева по большей части состоит в определении влияния на чувствительность глаза или внешних физических факторов, или раздражения других органов восприятия, например слуха. Это раздражение восходит до соответствующего мозгового центра, передаваясь нервами или в сущности нервными токами, и легко вообразить возможность влияния одного центра на другой, с ним смежный.

Есть общий юридический принцип: Causa proxima non remota (Ближайшая причина, а не отдаленная). Эта causa proxima есть влияние одного мозгового центра на другой, независимо от того, чем вызвано раздражение этого центра. Таким образом, доклад «Влияние пения на зрение» следовало [326] озаглавить: «Влияние раздражения мозгового центра слуха на мозговой центр зрения», причем для точности следовало указать и латинские анатомические названия того и другого центра, тогда заглавие доклада не могло бы вызвать никаких недоразумений. Здесь надо вспомнить Кельвина, который не стеснялся некоторым своим статьям давать заглавие не в два или три слова, а в 30 или 50 слов, чтобы было вполне ясно, о чем идет речь, например: «Continuity in undulatory theory of condensational rarefactional waves in gases liquid solids of distortional waves in solids, of electric waves in all substantes capable of transmitting them and of radiant heat wisible light, ultra violet light» (37 слов) (Непрерывность теории волн сгущения, разрежения в газах, жидкостях, твердых телах, волн кручения, электрических волн во всех веществах, способных их передать, и к лучистой теплоте видимого света и ультрафиолетового света).

7. По поводу определения влияния разного рода факторов необходимо обстоятельно указывать самую методику опытов, чего также в некоторых докладах, которые мне довелось слушать, не сделано, может быть по недостатку места.

В самом деле, положим, что некоторая величина есть какая-то неизвестная функция переменных x, y, z, t... физических и точно измеримых и, кроме того, некоторых параметров a, b, c; d... которые точно измерены быть но могут и про которые нельзя сказать, сохраняют ли они при изменениях переменных свои значения. Таким образом, будет S = F(x, y, z, t..., a, b, c, d...)

Когда ставится вопрос об определении влияния изменения переменной x на изменение величины S, то при достаточной малости этих изменений, математически говоря, требуется определить частную производную ds/dx, а для этого необходимо, чтобы не только все прочие переменные y, z, t... сохраняли неизменными свои значения, но и все параметры a, b, c...

Относительно переменных y, z, t..., которые физически измеримы, это сделать легко; относительно же параметров, которые точно измерены быть не могут, это практически невозможно, или же требуется громадное число наблюдений, при которых величина x изменялась бы систематически, а случайные изменения, a, b, c — исключились бы сами собою вследствие громадного числа наблюдений.

Я, например, не припомню, каким образом было выделено влияние широты места на чувствительность глаза или иных органов от прочих влияний: температуры, давления, времени года, времени дня, влажности воздуха, направления и силы ветра и прочих физически измеримых факторов, — и обеспечено сохранение постоянства факторов физиологических, как например, сыт или голоден [327] субъект, чем питался, что и сколько пил, как действовал желудок, не имел ли каких радостей или огорчений и пр. В таких случаях требуется не только наблюдение, а несколько миллионов или даже несколько миллиардов наблюдений, чтобы случайные изменения параметров во всем множестве их возможных сочетаний компенсировались и можно было бы иметь хотя бы некоторое доверие к результату.

5. Я главным образом работал в совершенно другой области экспериментальных исследований, именно в области кораблестроения и теории мореходных качеств корабля, и мне приходилось производить испытания многих вновь построенных кораблей, по большей части военного флота.

Здесь при надлежащей настойчивости была возможность соблюдать основные принципы производства и обработки наблюдений.

Другая область, в которой я работал, — это морская артиллерия и стрельба на море.

Сколь это ни покажется странным, эта область близко соприкасается с исследованиями академика Лазарева и вот почему: стрельба на море производится не только тогда, когда корабль спокойно стоит на тихой воде, но и когда корабль на ходу и качается на волнении; вот тут-то наводчик должен согласовать нажатие спуска или комендорской кнопки, которой производится воспламенение заряда, с тем, что он видит в этот момент в прицельную трубу, визирная нить которой должна совпадать с целью и удерживаться в этом совпадении, пока не произойдет выстрел, цель же вследствие качаний корабля быстро движется в поле зрения трубы, а выстрел происходит не в момент спуска курка и запаздывает на несколько сотых долей секунды.

Отсюда следует, что здесь чувствительность глаза и согласованность движений руки с зрительными впечатлениями играет первенствующую роль и есть чисто физиологический предел, который не может быть превзойден никакой тренировкой наводчиков.

Вот этот вопрос мне и было поручено исследовать в 1907 г. Мой метод и средства, мне для этого предоставленные, были совершенно иные, нежели у академика Лазарева. В мое распоряжение была дана на три месяца канонерская лодка «Уралец» (1500 т) и на ней две пушки, одна шестидюймовая и одна 120 мм и неограниченное число патронов для них, из которых мною было в 1907 г израсходовано: шестидюймовых — около 20 и 120 мм — около 600; затем по выработанной методе были продолжены испытания моим помощником в 1908 г, причем было произведено то же число выстрелов.

Каждый 120 мм выстрел стоил около 50 руб, не считая ни стоимости пушки, которая после 300 выстрелов сменялась, ни стоимости содержания корабля. Едва ли все опыты академика Лазарева обошлись столько, сколько стоил один 120 мм патрон. [328] Я могу вам лишь показать вот этот превосходно изданный волюм, где изложены все подробности опытов 1907 г и их результаты, на основании которых мною был построен прибор (отмечатель) для обучения на берегу или на корабле наводке орудий, как бы при стрельбе на качке, не производя на самом деле ни стрельбы, ни качаний корабля, а воспроизводя в прицельной трубе то зрительное впечатление, которое он видел бы при качании корабля на море; причем он настоящим образом наводит орудие (настоящее бортовое или башенное), производит спуск курка и иглой отмечается точка попадания; отклонение этой точки от точки прицеливания дает погрешность в наводке.

Здесь я отмечу курьезный, также физиологический, эффект: при упражнениях с этим прибором не только на корабле, но даже в казарме, на берегу, у молодых матросов делается морская болезнь, вызываемая зрительными впечатлениями качки корабля и согласованными с нею движениями тела при паводке орудия, хотя бы эта наводка производилась без всяких усилий наводчика электромотором, управляемым им нажатием кнопок.

Вот почему мне не вполне чужды работы академика Лазарева по вопросу о чувствительности глаза и некоторыми физиологическими проявлениями зрительных впечатлений; огромное большинство новобранцев после 10-минутного упражнения в наводке с отмечателем обязательно облюет пушку, хотя бы упражнение производилось в казарме на берегу.

Вот эта работа по морской артиллерии и придала мне смелость — не будучи биологом, высказываться в присутствии столь высокой комиссии, предлагать Петру Петровичу вопросы и высказывать замечания о его работах.

Я не думаю, чтобы Президиуму Академии наук было что-либо известно об опытах, мною произведенных на лодке «Уралец», об «отмечателях» моей системы, введенных на флоте, причем ими пользуются и по сие время, поэтому я счел для себя за особую честь участвовать в этой комиссии в той мере, как это моему пониманию доступно.

Попов и Маркони

1. В науке и технике бывали иногда открытия и изобретения, совершенные почти в одно время независимо друг от друга разными лицами. Примером этого может быть открытие, на основании вычислений, планеты Нептун Адамсом и Леверье. Другим примером может отчасти служить изобретение радиотелеграфа А.С. Поповым, приоритет которого безуспешно оспаривался Маркони.

Начнем с первого. В 1846 г Леверье был еще молодым доцентом по математике и астрономии в Ecole Polytechnique. Адамс только что окончил курс Кембриджского университета и был оставлен при нем для приготовления к профессорскому званию. Оба они стали впоследствии знаменитыми астрономами. Леверье был характера твердого, энергичного; став директором Парижской обсерватории, он беспрестанно увольнял сотрудников; они шли жаловаться военному министру маршалу Вальяну, как главному начальнику Геодезического управления, который говорил: «Обсерватория невозможна без Леверье, а Леверье еще более невозможен в обсерватории».

Виктор Гюго писал про него в своем романе «Napoléon le Petit» ( «Наполеон малый»): «Il a son Laplace qui répond au nom de Leverrier, mais qui n'a pas fait la mécanique céléste» (У него есть свой Лаплас, который отвечает на имя Леверье, но который не создал небесной механики). Но здесь поэт жестоко ошибся. Леверье в течение больше чем двадцати пяти лет переработал целиком всю небесную механику Лапласа, включив в нее и планету Нептун, им открытую. По свидетельству Фламмариона, он был замечательным вычислителем.

Адамс был характера скромного, можно сказать, даже робкого. Пятьдесят лет работал в Кембридже, преподавая математику и астрономию. Как вычислитель, он был также изумителен. Например, он вычислил бернуллиевы числа до 62. Числители этих чисел выражаются целыми числами в сто и сто двадцать знаков. Но чтобы показать приложения этих чисел, Адаме вычислял эйлерову [330] постоянную (0,577 и т.д.) на 273 знака после запятой. Затем он заметил, что, начиная с 263-го знака, у него есть ошибка. Тогда необыкновенно искусным приемом он перевычислил последние десять цифр, нЕ перевычисляя первых. Но это вычисление, можно сказать, ничто по сравнению с его работой по земному магнетизму, которую он развил по функциям Ламэ, составив таблицу этих функций. Затем распределение земного магнетизма представлено им рядом в 120 членов. Эта работа заняла сорок лет его жизни.

2. Адамс и Леверье искали сперва элементы орбиты неизвестной планеты, затем по этим элементам ее место, причем Адамс принял круговую орбиту. Но важно было найти не элемент орбиты, а самую планету, и каждый ее нашел. У Адамса планета оказалась на полтора градуса от места, им указанного. У Леверье — 52'. В Париже не было достаточно сильного инструмента, чтобы заметить диск планеты, поэтому Леверье написал в Берлин астроному Галле, который в первый же вечер и открыл планету, отметив ее ясно видимый диск. Адамс, получив элементы орбиты, отнес свой расчет и теорию его королевскому астроному Эри. Эри был занят, Адамса не принял. Через неделю Адамс снова зашел к Эри. Эри опять был занят и его не принял. Тогда Адамс оставил свой мемуар у Эри и больше к нему не приходил. Это было в сентябре 1845 г.

В Кембридже была университетская обсерватория, но со слабым инструментом. Директор этой обсерватории Чаллиз по просьбе Адамса обследовал указанную ему область неба, несколько раз наблюдал искомую планету, но счел ее за неподвижную звезду. После того как планета была открыта Галле, произошло невероятное смятение. Эри опубликовал мемуар Адамса, как приложение к Nautical Almanach, но упущенного не воротишь, и слава открытия осталась за Леверье.

3. Скромный молодой преподаватель Минного офицерского класса в Кронштадте А.С. Попов, развивая опыты Герца, построил в 1895 г прибор, названный им «грозоотметчик». Испросив ничтожную сумму в 300 руб, усовершенствовал его и создал первое в мире действующее устройство беспроволочного телеграфа. Затем связался с французской фирмой Дюкрете, которая делала обыкновенные физические приборы. Но Дюкрете не ограничился тем, что по заказу Попова изготовлял приборы, а присвоил себе и некоторую в этом деле роль, назвав аппарат, изобретенный русским ученым, «apparat de télégraphie sans fils Popoff-Ducretet».

Здесь необходимо упомянуть еще одного идеалиста — Бранли, который изобрел когерер, получивший впоследствии большое значение в радиотехнике. Бранли показал этот прибор в Парижской Академии, патента не взял и этим предоставил свободное пользование им. Попов также идеалист. О своем изобретении беспроволочного телеграфа Попов сделал доклад в Русском физико-химическом обществе (1895 г), поместил публикации в научных журналах [331] и приступил к осуществлению первых практических радиоустановок, не позаботясь о патентовании.

Состоя на службе в Морском ведомстве, Попов подчинился требованию этого ведомства держать изобретенные приборы в секрете, что явно было невозможно, ибо он обучал офицеров и матросов флота пользованию этими приборами; патента он не взял (хотя бы секретного) и, следовательно, собственность своего изобретения за собой не закрепил. Между тем по Уставу торговому:

«Всякое открытие или изобретение есть собственность того, кем оно сделано», и поэтому требование Морского ведомства было незаконным.

Спустя несколько месяцев после сделанного в январе 1896 г Поповым печатного сообщения о «приборе для обнаружения и регистрирования электрических колебаний», а именно в июне 1896 г, Маркони оформил свой патент и лишь через год — в 1897 г — опубликовал сведения о своих опытах и приборах беспроволочного телеграфировапия. Приборы Маркони представляли собой точное воспроизведение аппаратуры, ранее изобретенной и описанной Поповым. Однако Маркони сразу поставил дело беспроволочного телеграфа на широкую коммерческую ногу. Он привлек к этому делу большие деньги, основал акционерную компанию, в которой имел больше половины акций, пустил изобретение в продажу, добился резкого увеличения дальности телеграфирования, осуществив радиосвязь через Атлантический океан, и тем стяжал себе славу.

Случай изобретения радиотелеграфа принципиально отличается от вышеописанного случая астрономического открытия между прочим тем, что вопрос о приоритете в изобретении радио совершенно бесспорен: радио, как техническое устройство, изобретено Поповым, который и сделал об этом изобретении первую научную публикацию.

И хотя Маркони получил более широкую известность на поприще радиотелеграфии (исключительно благодаря своей энергичной коммерческой и технической предприимчивости), — приоритет и огромные заслуги Попова, как изобретателя радио, увековечивают имя русского ученого в истории науки и техники.

Очерк развития теории корабля{56}

1. Начало искусства судостроения восходит до глубочайшей древности и теряется не только в не дошедшей до нас истории исчезнувших культур, исчезнувших цивилизаций таких народов, как предшественники ассирийцев, вавилонян, финикийцев, древних египтян, но оно предшествовало даже самой культуре и цивилизации. У людоедов островов Фиджи и Новой Зеландии, когда их впервые открыли европейские мореплаватели, уже были целые флоты искусно сделанных пирог. Не нужно и ходить столь далеко — близ Новой Ладоги лет 50 тому назад наш знаменитый геолог А.А. Иностранцев нашел при своих раскопках рядом с орудиями каменного века обломки челнока.

Библия сохранила нам описание сказочного Ноева ковчега и даже обстоятельные технические задания на его постройку, к которым мы еще вернемся. Пришлось бы исписать целые тома, как это сделал Чарнок в своей истории кораблестроения, начинающейся от Ноева ковчега и доведенной до 1800 г и тогдашнего трехдечного 120-пушечного корабля. Но этот корабль по материалу своей постройки, по роду двигателя ближе к Ноеву ковчегу и пироге новозеландца, нежели к современному дредноуту или трансатлантику, такому, как «Conte di Savoia» или «Queen Mary». Таким образом, можно сказать, что за последние сто лет в судостроении совершен больший переворот, сделан больший прогресс, нежели за неисчислимые века от челнока первобытного человека до 100-пушечных кораблей Нельсона.

2. Я не буду пытаться прослеживать последовательность развития изменений боевых судов от трехдечного корабля до современного броненосца или от чайного клипера, совершившего в 90 дней переход из Шанхая в Лондон кругом мыса Доброй Надежды всего 70 лет тому назад, до трансатлантика, а остановлюсь на рассмотрении того, что между ними есть общего, что всегда требовалось, требуется и будет требоваться от всякого судна.

Это общее — суть мореходные качества корабля: плавучесть, остойчивость, ходкость, плавность и малость размахов качки, поворотливость. [333] Практика всегда предъявляла вопросы о том, что и как надо делать, чтобы корабль был крепок и надежен и обладал надлежащими качествами; вместе с тем практика веками, как бы естестественным подбором, подходила к решению и этих вопросов, часто весьма своеобразному, как, например, в катамаранах сингалезов и малайцев.

Исследование мореходных качеств корабля, из зависимости от его размеров и соотношений между ними, от формы обводов, распределения грузов и пр. составляет предмет теории корабля; изучение же его крепости, ее обеспечения правильным, без лишней затраты материала распределением судовых связей составляет предмет строительной механики корабля.

В нашем обзоре мы ограничимся лишь теорией корабля.

3. 2200 лет тому назад величайший математик всех времен и народов — Архимед — нашел и доказал тот основной закон, который решает все вопросы о плавучести корабля; в нем же заключаются и основания учения об остойчивости.

Это сочинение Архимеда состоит из двух книг, или глав, первая из которых содержит два основных положения, или постулата, и девять предложений, из которых в семи устаналивается общее учение о плавающих телах, а в последних двух прилагаются к определению положений равновесия сферического сегмента.

Книга вторая заключает учение об определении положений равновесия отрезка параболоида вращения и заключает десять предложений. Чтобы дать понятие об этом труднейшем для изучения из всех сочинений Архимеда, я приведу некоторые из этих предложений.

Постулат 1-й. Предполагается, что природа жидкости такова, что при равномерном и непрерывном расположении частей ее та часть, которая подвергается меньшему давлению, гонится тою, где давление больше. Всякая часть жидкости подвержена давлению жидкости, над нею находящейся по отвесному направлению, хотя бы жидкость где-либо опускалась или гналась из одного места в другое.

Предложение 1-е. Если сечение поверхности любою плоскостью, проведенной через данную точку, есть круг, то эта поверхность есть шар.

Предложение 2-е. Поверхность всякой покоящейся жидкости сферическая, центр которой совпадает с центром земли.

Предложение 3-е. Если тело при равных объемах весит столько же, сколько данная жидкость, то, будучи в эту жидкость помещено, оно погрузится в нее настолько, что над поверхностью жидкости ничего от тела не останется, но оно не опустится глубже.

Предложение 4-е. Если более легкое, нежели жидкость, тело будет в нее помещено, то часть тела останется над поверхностью жидкости. [334] Предложение 5-е. Если более легкое, нежели жидкость, тело будет в нее помещено, то оно погрузится настолько, что объем жидкости, равный объему погруженной части, весит столько же, как и все тело.

Предложение 6-е. Если более легкое, нежели жидкость, тело будет в нее погружено, то оно с тем большею силою будет всплывать, чем больше вес жидкости при равном с телом объеме.

Предложение 7-с. Если более тяжелое, нежели жидкость, тело будет в нее помещено, то оно опустится на дно, и его вес в жидкости уменьшится настолько, сколько весит жидкость в объеме, равном объему тела.

Постулат 2-й. Мы предполагаем, что сила, которою плавающее в жидкости тело поддерживается, направлена вертикально вверх и проходит через его центр тяжести.

Предложение 8-е. Если более легкое, нежели жидкость, твердое тело имеет форму сегмента шара и погружено в жидкость так, что основание сегмента не касается жидкости, то этот сегмент займет такое положение, при котором его ось вертикальна. Если сегмент наклонить так, что его основание коснется жидкости, то, будучи предоставлен самому себе, этот сегмент займет такое положение, при котором его ось вертикальна.

Предложение 9-е. Если более легкий, нежели жидкость, шаровой сегмент погружен в жидкость так, что все его основание находится в жидкости, то, будучи предоставлен самому себе, он примет такое положение, при котором его ось вертикальна и основание внизу.

Во второй книге — одиннадцать предложений, в которых показываются возможные положения устойчивого равновесия такого сегмента параболоида вращения, у которого основание перпендикулярно к оси параболоида, при разных отношениях как плотности параболоида к плотности жидкости, так и высоты его к параметру производящей параболы.

При этом рассмотрение Архимеда исчерпывающее, т.е. он устанавливает точные границы для сказанных отношений, при которых параболоид будет плавать, находясь в равновесии, имея свою ось вертикальной, основание вверх или вниз, и точные границы для тех случаев, когда параболоид плавает не в прямом, а в наклонном положении на некоторый угол, и на какой именно.

Надо помнить, что все геометрические понятия, начиная от площади круга, площади параболы, объема цилиндра, шара, шарового сегмента, учения о центре тяжести тела, о их равновесии — все это создано самим Архимедом; тогда явится лишь малое представление о необыкновенной мощи его гения и о нелепости повторяемой историками, с легких слов Плутарха, басни, что Архимед, сидя в ванне в общественных банях, нашел свой закон и, выскочив из ванны голый, побежал домой по улицам сиракузским с криком «Эврика, эврика!» (я нашел, я нашел!).. [335] 4. Несмотря на всю простоту и общность, закон Архимеда долго не находил применения в практике судостроения. Именно, протекло 1900 лет до того времени, когда в 1666 г английский судостроитель Антони Дин, к удивлению короля и его свиты, при постройке корабля «Ruppert» предсказал его углубление ранее спуска на воду и прорезал пушечные порта, когда корабль был еще на стапеле. Став в 1684 г серваером английского флота, т.е. инспек — тором кораблестроения, он сделал распоряжение для всех типов тогдашних кораблей о взвешивании всех частей их корпуса, а также и всех грузов, входящих в их оснастку, снабжение, боевое во — оружение и пр.

Надо вспомнить, что в последнюю четверть XVII в произошло необыкновенное развитие математических наук. В Англии это было время самого расцвета гения Исаака Ньютона, почитаемого равным Архимеду. Как раз в мае 1686 г появилось в свет его сочинение «Математические начала натуральной философии», которое знаменитым математиком Лангражем названо «величайшим произведением человеческого ума». На континенте в это же время работал Лейбниц и его ученики братья Бернулли, развивая изобретенное, независимо один от другого, Ньютоном и Лейбницем исчисление бесконечно малых, дававшее возможность по общим простым првилам решать аналитически те задачи, которые с величайшим трудом поддавались синтезу древних. Сколь это ни странно, жители гористой Швейцарии Иоганн Бернулли и его ученик Леонард Эйлер первые начали прилагать «новую математику» к решению вопросов, касающихся корабля.

В 1727 г, тогда двадцатилетний, Эйлер стал членом нашей Академии наук и оставался им до самой своей смерти в 1783 г. Одно время (в 1733 г) возникло опасение, что Петербургская Академия будет упразднена, тогда Эйлер, по предложению графа Сиверса, в то время главного начальника русского флота, имел в виду поступить во флот лейтенантом. Почти в то же время из Парижа астрономы Бугер, Кондамин и Годен были командированы французским правительством в Перу произвести измерение длины одного градуса дуги меридиана. Бугер пробыл в Перу почти 10 лет. Дальнее плавание на тогдашних парусных судах дало ему возможность ознакомиться с морем и с кораблем.

Ясное дело, что и Эйлер, едва не попавший на службу во флот, интересовался кораблем и его постройкою и, так как все судостроение тогда сосредоточивалось в Петербурге, имел к тому полную возможность. Как бы то ни было, в 1745 г появилось в Париже сочинение Бугера «Th&eeacute;ori du Navire», а в 1749 г вышло в Петербурге присланное Эйлером из Берлина за несколько лет перед тем сочинение «Scientia Navalis» в двух громадных томах in 4°.

Оба сочинения, написанные почти одновременно одно в Перу, другое в Берлине, оказались по методу изучения вопросов и по результатам весьма близкими между собою. В них вполне устанавливается [336] в применении именно к кораблю учение о плавучести, остойчивости и ее измерении, вводится понятие о метацентре, развивается данное еще Ньютоном учение о сопротивлении жидкостей в применении к кораблю и к действию ветра на паруса и решается целый ряд других вопросов, относящихся к кораблю и его мореходным качествам.

5. Сочинения Эйлера и Бугера показали, что исследование корабля доставляет обширный материал для приложений математики и новых ее методов, которые тогда разрабатывались.

С 1753 г Парижская Академия наук предлагает на премии целый ряд тем по теории корабля. В конкурсах принимают участие Эйлер, братья Бернулли, Буюр, аббат Боссю и другие математики того времени. Ими вырабатываются приемы вычисления по чертежу элементов корабля и его остойчивости, указывается способ практического определения положения центра тяжести, излагается учение о качке корабля на волнении, к сожалению, основанное на ложном допущении о свойствах самой волны, сделанное еще в 1714 г Ив. Бернуллн; разбираются вопросы о нагрузке и распределении грузов на корабле, намечается и дается общая теория напряжений связей корабля как на тихой воде, так и при качке на волнении.

Для изучения плавучести и остойчивости корабля приходилось применять лишь учение о равновесии плавающего тела, так сказать, обобщать и развивать сделанное Архимедом; не то было относительно качки, а в особенности относительно ходкости корабля; здесь уже требовалась не статика, а динамика, и гидродинамика.

Особенно велики трудности в исследовании ходкости; здесь надо знать законы сопротивления воды на движущиеся в ней тела. Вывод этих законов не поддается анализу, и лишь в последние годы и в наше время кое-что сделано в этом направлении, но вопрос далеко еще не исчерпан. Не имея строгого и общего вывода, приходилось делать разного рода гипотезы, следствия которых надо было затем проверить опытом, или же прямо, производя ряд испытаний, обобщать полученные результаты, стремясь свести их в одну формулу или вывести из них общий закон.

Так поступил еще Ньютон в своих «Началах», где он показал, что при определенных допущениях сопротивление жидкости движущемуся в ней телу должно быть пропорционально квадрату скорости движения и площади наибольшего поперечного сечения, перпендикулярного к направлению движения, завися при этом от обводов передней части движущегося тела. Он произвел вместе с тем и ряд опытов для проверки своего закона в применении к простейшему из тел — шару.

Кроме этих общих выводов, Ньютон главу о сопротивлении жидкостей начал с установления так называемого закона механического подобия, который через 184 года после издания ньютонова [337] труда послужил основанием для опытов над моделями судов в специальных бассейнах, чтобы по таким моделям определять сопротивление воды на самый корабль.

6. Исследования сопротивления воды даже на небольшие тела требуют значительных затрат и могли быть осуществляемы или при содействии правительств, или людьми, обладавшими весьма большими средствами.

Первые обширные испытания были произведены во Франции в 1770 г по следующему поводу. Предполагалось соорудить целую сеть внутренних водных сообщений, и наряду со шлюзованными каналами было предположено устройство судоходного туннеля, подобного тому, который построен между Марсельским портом и лиманом р. Роны (так называемым «прудом Бер») и закончен в 1922 г. Правительство предложило Парижской Академии наук исследовать зависимость сопротивления воды как от скорости движения судна по туннелю, так и от отношения площади поперечных сечений судна и канала. Была образована комиссия, в которую вошли математики Даламбер, Кондорсе и аббат Боссю; ими были произведены в Париже в обширном мелководном бассейне Военной школы подробные, хорошо обставленные и точно описанные опыты. Этими опытами было обнаружено значительное увеличение сопротивления в тесном для судна канале, после чего проект туннеля был отвергнут.

Затем в 1795–1798 гг в Англии производил опыты над сопротивлением воды полковник Марк Грегор Бофуа. Эти опыты были обставлены весьма тщательно, производились они в Гринокском доке, стоили свыше 50 000 ф.ст. и образцово изданы — Бофуа приводит все подлинные, непосредственно наблюденные величины. Главный результат, обнаруженный этими опытами, был тот, что при одинаковой площади поперечного сечения и одинаковых обводах передней части движущегося тела, скажем доски, поставленной на ребро, сопротивление зависит от длины доски, т.е. здесь обнаружено существование трения воды о поверхность движущегося в ней тела.

После ряда робких опытов, продолжавшихся около тридцати лет, с сороковых годов прошлого столетия появляется морской паровой флот. К теории корабля предъявляются новые требования: явилась возможность распоряжаться ходом и курсом корабля независимо от ветра; при самом составлении проекта корабля стали назначать желаемую скорость хода и пространство, проходимое с этою скоростью; потребовали определения надлежащей мощности паровой машины, обеспечивающей эту скорость хода.

Вместе с тем явилась возможность производить испытания судов и определять мощность, потребную на их движение, что на парусных судах было совершенно невозможно. Испытание каждого корабля доставляло материал для суждения о следующем, явился ряд эмпирических формул, воспроизводящих результаты таких [338] опытов. Из множества таких формул следует отметить данную в 1892 г формулу В.И. Афанасьева, замечательную по своей простоте и хорошей точности для громадного числа случаев обычной практики.

В сороковых же годах шотландский битюг сделал по отношению к движению судов по каналам то открытие, которое ускользнуло от внимания французских академиков. Его впрягали в бечеву, которой по каналу тянули трешкоут, и заметили, что он проходил свою станцию ровной рысью быстрее других и приходил совершенно свежий, тогда как другие лошади тот же путь пробегали значительно медленнее, и приходили в мыле. Об этом узнал знаменитый корабельный инженер Скот-Россель и обратил внимание, что битюг вначале наддавал ходу, затем ход несколько сбавлял, и трешкоут шел с едва натянутой бечевой, — одним словом, было открыто явление так называемой переносной волны, получившее впоследствии столь важное значение.

7. В 1870 г В. Фруд предложил воспользоваться для суждения о сопротивлении воды на корабль испытанием его модели, применяя Ньютонов закон механического подобия. Английское адмиралтейство поддержало начинание Фруда, в Торкей был построен специальный бассейн, послуживший затем образцом как для нашего так и для других бассейнов. По закону Ньютона модель надо испытывать при скорости, составляющей от скорости корабля такую же долю, как корень квадратный из масштаба модели составляет от 1. Так например, если модель в 1/25 натуры, то ее надо испытывать при скорости в 1/5 от скорости корабля, тогда сопротивление, ею претерпеваемое, составит такую долю от сопротивления корабля при его скорости, какую куб масштаба модели составляет от 1, в нашем примере это будет 1/15625. Зная же сопротивление и скорость, сейчас же получим и потребную мощность.

Однако на практике дело оказалось далеко не столь простым. Закон механического подобия, данный Ньютоном, столь же точен и неоспорим, как и всякий закон теоретической механики, но корабль и его модель при движении в воде не представляют собою двух подобных в механическом смысле систем, т.е. в смысле Ньютонова закона. Сопротивление воды состоит из двух частей: одной — зависящей от размеров и обводов корабля или его модели, другой — зависящей только от величины его смоченной поверхности и от длины ее. Эта вторая часть есть как раз обнаруженное еще при опытах Бофуа трение, оно-то и не следует закону подобия. Фруд подробно изучил законы трения в воде и указал, как надо производить расчет в отдельности для каждой из составных частей сопротивления, чтобы от результатов испытания модели перейти к кораблю.

8. В тесной связи с сопротивлением воды находятся расчет и теория гребного винта. Хотя в последние годы в этой области сделано весьма многое покойным Н.Е. Жуковским и его учениками, [339] начиная с академика С.А. Чаплыгина, но вопрос еще не получил окончательного разрешения. Все расчеты основаны на разного рода допущениях, более или менее соответствующих действительности.

Здесь во всяком случае надо иметь в виду воззрения Ранкина на все движители как на реактивные: движитель отбрасывает воду назад и сообщает кораблю такое же количество движения вперед, какое сообщено воде назад. Значит работа, или мощность, затрачиваемая на вращение винта, частично идет на сообщение движения кораблю, преодолевая сопротивление воды, частично же идет на сообщение скорости отбрасываемой назад воде. Эта последняя часть составляет чистую потерю. Эта потеря будет тем меньше, чем больше отбрасываемое количество воды и чем меньше скорость, с которою это количество воды отброшено. Отсюда видно, что надо получить струю, отбрасываемую винтом или вообще движителем, возможно большей площади поперечного сечения. Всякое нарушение этого принципа приводит к невыгодным движителям, обладающим большими потерями и малым полезным действием.

Таким образом, водометные движители, где струя сравнительно малой площади сечения отбрасывалась с большею скоростью, оказались весьма невыгодными. Наперед можно было предвидеть невыгоду устройства на одном из наших больших крейсеров, построенном лет сорок тому назад, среднего винта малых размеров для экономического хода; такой винт по самому принципу его работы не мог быть экономичным, что и подтвердилось на практике.

9. Перед самой Крымской войной во Франции и отчасти в Англии некоторые парусные линейные корабли были снабжены паровыми машинами и винтовым движителем. Они принесли большую пользу союзникам, но тогда же обнаружилась слабость деревянных судов в борьбе с бомбическими орудиями, незадолго перед Крымской войной введенными на вооружение судов и береговых батарей. Явилась необходимость в судах броненосных, и уже к концу войны под Кинбурном действовали французские плавучие броненосные батареи, принудившие крепость к сдаче, так как ее круглые ядра и бомбы не наносили никакого вреда, разбиваясь о броню. Это было начало строения броненосцев и продолжающейся и поныне борьбы между артиллериею и бронею.

Паровые машины того времени, а в особенности котлы, были мало экономичны, и расход в 2½ килограмма в час на силу почитался малым; поэтому на первых броненосцах сохраняли и полный корабельный рангоут. Вскоре с увеличением размеров судов, утолщением брони, переходом от бортовой артиллерии к башенной от рангоута пришлось отказаться, и появились чисто паровые броненосцы. Первые же их сравнительные испытания на море показали, что, вопреки удержавшимся полтораста лет воззрениям И. Бернулли, основанным на ошибочном допущении о строении волны, наиболее остойчивые суда обладали и наиболее стремительной,

больших размахов качкою даже на сравнительно небольшой волне, стрельба с них была невозможна или не обладала никакой меткостью.

Здесь надо вспомнить того же В. Фруда, изложившего в 1861 г в только что основанном в Лондоне Английском обществе корабельных инженеров теорию боковой качки корабля. Последняя была основана на данной еще в 1803 г Герствером, а затем вновь открытой Ранкином, самим Фрудом и Бертеном теории так называемых трохоидальных волн, близко подходящей к действительности для правильной океанской зыби. Практика вскоре подтвердила справедливость теории Фруда в ее существенных чертах.

10. Боевые выгоды низкобортных башенных судов дали капитану Кользу идею соединить в одном корабле низкий борт, толстую броню, башни и корабельный рангоут. Это был несчастный «Captain».

Рид указал, что для полного суждения об остойчивости корабля, в особенности низкобортного, недостаточно знать метацентрическую высоту при прямом положении корабля, а надо исследовать ее изменения при крене, так как, лишь только верхняя палуба начинает уходить под воду, метацентр понижается, и остойчивость начинает уменьшаться. Вместе с тем он обратил внимание на то, как принимать в расчет действие шквала, и указал его особенную опасность для судов низкобортных на ходу под парусами. Короче говоря, он указал, что на «Captain» рангоута ставить нельзя. Рид был в это время главным кораблестроителем английского флота. Отказавшись утвердить хотя бы один чертеж этого корабля, он весною 1869 г сделал в Английском обществе корабельных инженеров свой знаменитый доклад «Об остойчивсти мониторов под парусами».

Несмотря на предостережения Рида, корабль по приказанию лордов адмиралтейства был построен и снабжен громадным рангоутом с железными трехногими мачтами.

7 сентября 1870 г. вблизи мыса Финистерре во время пробного плавания «Captain» был опрокинут налетевшим шквалом, который не нанес никакого вреда остальным десяти броненосным судам эскадры адмирала Мильна, в составе которой «Captain» плавал. Из 550 человек спаслось 17 на полубаркасе, сорвавшемся с ростр.

Замечательно, что ни на «Captain», ни на эскадре не придавали ни малейшего значения исследованиям Рида. «Captain» опрокинулся в полночь, а утром того дня адмирал устроил гонку под парусами между одиннадцатью кораблями своей эскадры, перенеся свой флаг на «Captain» и находясь сам на этом корабле. Он допустил форсировку парусами, так что кромка верхней палубы касалась воды, и было бы достаточно не то что шквала, а легкого порыва ветра, чтобы опрокинуть «Captain».

В память погибших на этом корабле в Лондоне в соборе св. Павла вделана в стену бронзовая доска, на которой крупными [341] буквами выгравирован приговор суда, выражающий порицание «невежественному упрямству» тогдашних лордов адмиралтейства.

Гибель «Captain» заставила обратить серьезное внимание на исследование остойчивости не только при малых, но и при больших углах крена и послужила к развитию приемов этого исследования и упрощению вычислений, сюда относящихся.

11. На железных судах, в особенности военных, стали с самого их возникновения заботиться об обеспечении их непотопляемости подразделением на отсеки системою переборок, поперечных и продольных.

Но и здесь не обошлось без крупных недостатков и ошибок, хотя вопрос о подразделении корабля восходит еще к сказочному Ноеву ковчегу, о котором в библии оказано, что самим богом было Ною указано: «Отделения сделай в ковчеге и осмоли его изнутри и снаружи; три жилья сделай в ковчеге: верхнее, среднее и нижнее жилье и сделай его из дерев гоффер и нимотриклин».

Конечно, не дух святой, диктовавший библию, был умный голубь, а подобно тому как Жюль Берн в своих фантастических романах предвидел то, что было осуществлено через 50 лет, так и Моисей в этих славах опередил свой век на 3000 лет.

Но здесь мало было целых тысячелетий, мало было гибели в бою корабля «Re d'Italia» от таранного удара, мало было гибели «Vanguard», протараненного «Iron Duke», мало было гибели «Grosse Kurfurst», протараненного «Kaiser», — нужна была крупная катастрофа с броненосцем «Victoria», протараненным «Camperdown», чтобы начали подвергать расчету подразделения трюма, но и то задним числом. Недаром в 1898 г на общем собрании членов Английского общества корабельных инженеров при обсуждении доклада сэра В. Уайта, бывшего тогда главным строителем флота, о вновь построенных морских кораблях типа «Majestic» адмирал лорд Чарльз Бересфорд, морским глазом оценив недостатки в расположении переборок, сказал: «Мы будем тонуть на этих кораблях, а сэр В. Уайт будет объяснять, почему мы потонули». Действительно, в первом же бою при попытке прорыва через Дарданеллы «Majestic», получив пробоину, потонул и опрокинулся.

Главный недостаток в подразделении кораблей на отсеки состоял в том, что трюм подразделялся на множество мелких отсеков, а надводная часть корабля имела лишь весьма малое число переборок; не обращалось достаточного внимания на водонепроницаемость палуб, прорезанных люками, которые часто оставались открытыми для выхода людей; наконец, заботились о водоотливной системе, забывая, что через пробоину в 0,1 кв.м, погруженную на 5 м, вливается в 1 ч около 3200 т воды, т.е. больше, чем могут брать самые мощные водоотливные установки одного отсека на корабле. Забывали, что многие корабли после повреждения оставались на воде часами и гибли лишь потому, что нельзя [342] было их выравнивать, затопляя другие неповрежденные отсеки, так как не было соответствующей системы труб и клапанов.

За три года до Цусимы в подробных докладах я писал об этом в тогдашний Морской технический комитет, но нужна была Цусима, чтобы на это было обращено внимание.

В теснейшей связи с этим стоит основной принцип, что плавучесть и остойчивость корабля обеспечиваются целостью и водонепроницаемостью его надводного борта. Нельзя перечислить даже малой доли судов, которые гибли от несоблюдения этого принципа, и не только десятки и сотни лет тому назад, а, можно сказать, на наших глазах, подобно тому как было с «Народовольцем».

Сознание этого принципа, в связи с развитием артиллерии и фугасных снарядов, повело к коренному изменению системы бронирования судов, заставив отказаться от прикрытия 45 см плитами весьма малой части борта, а перейти к прикрытию большей его части сравнительно тонкою бронею, чтобы обеспечить его боевую плавучесть и боевую остойчивость.

12. Стремление достигать больших скоростей хода заставляет увеличивать длину судов, уменьшая вместе с тем отношение ширины к длине, заботясь одновременно об обеспечении крепости корабля без излишней затраты материала. Таким образом, является необходимость расчета корабля как целого сооружения, причем теория корабля должна доставить строительной механике корабля величины тех усилий, которым корабль может подвергаться на волнении.

Общие приемы такого исследования были даны еще в 1759 г Эйлером в его премированном мемуаре, представленном на конкурс Парижской Академии наук. Лишь в 1820-х годах строители английского флота, Сеппингс и после него Саймондс, разработали рациональную систему постройки деревянных судов, сообразуясь с данным Эйлером представлением о действующих на корабль усилиях.

Затем в 1870 г Рид, развив заново идеи Эйлера и придав им инженерную форму, указал, каким способом при разного рода упрощающих допущениях изучать напряжения связей в железных судах и рационально распределять материал.

Рид рассматривал вопрос статически, не учитывая качки корабля, но затем нетрудно было обобщить его метод и принимать в расчет как качку корабля, так и те усилия, которые вызываются силами инерции при колебательном движении его.

С этим вопросом тесно связан и вопрос об изучении действительных напряжений, претерпеваемых связями корабля, при измерении их специальными приборами. Работы такого рода в последнее время производятся, но далеко еще не доведены до конца, несмотря на громадную их важность для кораблестроения.

Наконец, надо привести еще один вопрос, который возник в связи с увеличением длины судов и мощности устанавливаемых [343] на них механизмов, в особенности поршневых, — это вопрос о вибрации или сотрясениях корабля, вызываемых работою машины. Здесь теория корабля, можно сказать, еще теcнее сплетается с строительной механикой корабля, с математической физикой и теорией звука.

Корабль можно уподобить громадному упругому стержню или гигантской ножке камертона. Известно, что для поддержания колебаний камертона надо их возбуждать такою силою, которая сама постоянно меняет свою величину и направление столько же раз, сколько колебаний в секунду делает камертон, когда он колеблется свободно, без возбудителя. Это есть так называемое «явление резонанса».

Совершенно подобно и корабль имеет определенные периоды свободных собственных упругих колебаний — это его тоны и обертоны. Возбуждающие же силы суть неуравновешенные силы инерции движущихся частей машины, частота изменяемости которых пропорциональна числу оборотов ее, т.е. равна или этому числу оборотов, или утроенному, или удвоенному и т.д. Всякий раз, когда период этой изменяемости, или частота ее, будет близка к одному из периодов или частот свободных колебаний корабля, имеет место резонанс и возникает вибрация корабля.

Зная причину этого явления, можно его предвычислить и — или устранить, или низвести до допустимых пределов.

Из этого беглого очерка видно, что развитие теории корабля шло не чисто умозрительным, отвлеченным путем. Вопросы теории корабля ставились практикою, обыкновенно какою-нибудь крупною катастрофою с кораблем, на котором не были соблюдены принципы теории; но и теория должна руководствоваться указаниями практики, согласовать свои допущения с действительностью, проверять свои выводы опытом и наблюдениями, доставляемыми практикой, работая и развиваясь с нею в полном единении. В этом единении лежит залог правильного развития как теории, так и практики и залог совершенствования корабля, что особенно важно теперь, когда идет столь деятельное создание мощного Военно-Морского Флота для нашего Союза ССР.

О волновом сопротивлении воды и о спутной волне

Осенью 1885 г мне пришлось под руководством И.П. де Коллонга уничтожать девиацию у кормовых путевых компасов минного крейсера «Лейтенант Ильин», который тогда вышел на приемные ходовые испытания. В то время это было самое быстроходное и самое большое из минных судов нашего флота. Его ход был равен 20–21 узлу, водоизмещение — 750 т.

Меня тогда же поразили почти полное отсутствие буруна у форштевня, незначительность носовой волны, сравнительно небольшие расходящиеся волны и система весьма больших (высотой около 2 м) поперечных волн за кормой, бежавших за кораблем, но со скоростью, меньшей скорости его хода, так что эта система волн отставала от корабля; однако при мертвом штиле она была ясно заметна на расстоянии более 2 миль, что было видно по вехам мерной мили. Волны на свое образование требуют затраты энергии; становилось ясным, что эта энергия доставлялась главными механизмами корабля и безвозвратно уносилась в море.

Это являлось весьма наглядным подтверждением теории, данной за 100 лет перед тем В. Фрудом, заключавшейся в подразделении полного сопротивления воды на сопротивление от трения и волновое сопротивление и в раздельном определении того и другого по опытам над моделями, а затем определении потребной мощности для данной скорости хода корабля.

Наш Опытовый бассейн был открыт в 1892 г по совету Д.И. Менделеева.

1 января 1900 г я был назначен на должность заведующего бассейном и с лета 1900 г приступил к ряду натурных прогрессивных испытаний судов, которые прежде почти не производились; параллельно испытывались и модели этих судов.

Было весьма удивительно, насколько близко теория Фруда, несмотря на известное ее противоречие теоретическим основам гидродинамики, согласовались с действительностью (погрешность в [345] скорости составляла около 2–2.5%), хотя многие суда ( «Петропавловск», «Севастополь», «Полтава», «Александр III») были полного образования и главная часть мощности поглощалась у них волновым сопротивлением.

В январе 1898 г была опубликована статья Митчеля о теории волнового сопротивления. Я пытался тогда же приложить эту теорию к вычислению волнового сопротивления, но с первых же шагов встретил такие основные гипотезы, которые меня сразу оттолкнули от затраты большого труда и времени на обстоятельное изучение статьи Митчеля и на постановку опытов для ее проверки, — настолько эти гипотезы казались противоречащими всей установившейся практике бассейнов, как нашего, так и заграничных.

К такого рода гипотезам относятся следующие допущения.

1. Жидкость предполагается идеальной, т.е. не вязкой. Вся же деятельность бассейна основывалась на вычислении трения на основании опытов Фруда, а в идеальной жидкости внутреннего трения или вязкости нет.

2. Жидкость предполагается несжимаемой, — такая жидкость звука проводить не может. Между тем в это время изучался гидрофон системы Ниренберга; гидрофон так оглушительно выл в Галерной гавани, что его было слышно за 7 верст на Невском плавучем маяке; по воздуху же туда звук не достигал. Предварительные опыты с этим гидрофоном производились в бассейне. Опять выходило непримиримое противоречие между теоретической гидродинамикой идельной жидкости и практикой.

В 1909 г, когда я уже был главным инспектором кораблестроения и председателем Морского технического комитета, по моему представлению, ввиду предстоящих испытаний быстроходных миноносцев и строившихся наших первых дредноутов, было решено произвести в Черном море, на Лукулльской мерной миле, испытания влияния глубины воды на волновое сопротивление. Для производства этих испытаний была назначена комиссия под председательством заведующего бассейном проф. И.Г. Бубнова при участии персонала бассейна.

В распоряжение комиссии был предоставлен на два месяца крейсер «Кагул», водоизмещением 6500 т, стоимостью в 8 млн. тогдашних рублей; таким образом, одно погашение и проценты на затраченный капитал за два месяца составляли около 150 000 руб. К этим накладным расходам надо прибавить содержание и довольствие команды (500 человек), офицеров и механиков (25 человек) и стоимость угля, масла и пр. — еще около 50 000 руб.

Результаты этих испытаний, произведенных с большой точностью специально построенными самозаписывающими приборами, были опубликованы отдельной книгой и не утратили своего значения и поучительности и по сие время. Дело в том, что проф. Сретенский в 1938 г развил и обобщил теорию Митчеля, а проф. [346] Хапович и проф. Павленко показали упрощенные способы производства относящихся сюда числовых расчетов.

Таким образом, результаты испытании «Кагула» дают возможность сличить чисто теоретические расчеты с непосредственно наблюденными данными, установив при этом размеры спутной волны, что при теперешних быстроходных судах и сравнительном мелководье Финского залива получает немаловажное практическое значение.

На той же Лукулльской мерной миле в 1915 г под председательством контр-адмирала Белоголового работала комиссия по производству приемных испытаний шести миноносцев типа «Быстрый» (водоизмещением 1350 т, машина в 30 000 лс, ход 35 узлов). В числе контрактных испытаний было оговорено 10-часовое испытание при скорости в 30 узлов, что требовало мощности около 0,8 от полной.

Не зная об испытаниях «Кагула» или не придавая им значения, контр-адмирал Белоголовый хотел добиться требуемого хода 30 узлов и на глубине около 20 м. Однако, хотя машина развила мощность не в 20 000, а в 30 000 сил и даже больше, ход оставался равным 29 узлам и дальше не возрастал. За кормой бежала громадная волна, и, если бы не протест представителя завода (с записью в акт испытаний и в вахтенный журнал), котлы были бы сожжены и произошел бы массовый разрыв котельных трубок, причем пострадали бы кочегары, подобно тому, как в 1888 г от другой причины на броненосце «Синоп» были обварены насмерть 29 кочегаров и матросов.

Авария на «Быстром» имела бы и другие чрезвычайно тяжелые последствия: личный состав всего флота потерял бы доверие к водотрубным котлам, т.е. флот потерял бы доверие к своим кораблям, а это уже значительно важнее, чем доверие или недоверие к формуле Митчеля, к гипотезам гидродинамики или к справедливости математических преобразований.

Испытания на Лукулльской миле были прекращены (продолжением их явились испытания близ мыса Сарыч, где глубина воды составляла около 100 сажен и миноносец свободно развил 30 узлов при мощности, несколько больше 20 000 сил).

Мне было поручено разобрать это дело. Я тогда же составил о нем подробную записку, которая только в 1931 г была напечатана в «Бюллетене Научно-технического комитета» под заглавием «Об испытаниях миноносца «Быстрый».

Сущность явления состоит в том, как это было установлено опытами Ярроу еще в 1905 г, что при скорости

v = (gh)1/2где v — скорость, h — глубина воды, g — ускорение силы тяжести, образуется спутная волна, скорость бега которой равна скорости хода корабля, и добавочная мощность, развиваемая машиной корабля, [347] затрачивается не на увеличение скорости хода, как было бы на глубокой воде, а на поддержание этой волны. Надо, чтобы машина развила мощность, соответствующую примерно скорости, на 5–6 узлов большей указанной «критической»; тогда корабль, как бы скачками, сразу достигнет этой повышенной скорости и далее пойдет нормально, подобно тому как на глубокой воде.

Скорость 30 узлов составляет 51 фут в секунду; «критическая» глубина воды — 81 фут = 14,5 сажени, это как раз та глубина, на которой производилось испытание на Лукулльской мерной миле, и надо было бы развить мощность не в 20 000 сил, соответствующую 36 узлам, а около 33 000 сил, т.е. большую, нежели предельная.

Стремление достигнуть скорости в 30 узлов на 10-часовом испытании было бы равносильно производству испытания самым полным ходом в течение 10 часов, что надорвало бы котлы.

В 1912 г миноносец «Новик» под командованием капитана 2-го ранга Д.Н. Вердеревского проходил 20-узловым ходом в расстоянии около 6 миль мимо маяка, расположенного при входе в один из шхерных фарватеров, подобно тому как башня Грохара расположена при входе в Гельсингфорс. У этого маяка была построена на сваях деревянная пристань, помост которой возвышался над водой на 9 футов. Был мертвый штиль, на пристани лежала вверх килем шлюпка, и около нее играли два мальчика, один 10 лет, другой 6 лет. Старший заметил, что по морю к пристани идет высокая волна, и бросился бежать к берегу; младший остался на пристани. Волна вкатила на пристань, смыла шлюпку и все, что было на пристани, в том числе и мальчика, который и утонул. Само собой разумеется, что с «Новика» ничего этого видно не было и лишь по приходе в Ганге командиру была доставлена телеграмма о происшедшем несчастьи.

Было наряжено следствие, и морской министр поручил мне доложить ему это дело. Оказалось, что на открытом плесе по пути «Новика» была короткая банка с глубиной воды в 35 футов. Эта глубина является как раз «критической» для скорости 20 узлов; на ней и образовалась громадная волна, которая затем побежала дальше и натворила беду. Это была воистину «непредвиденная на море случайность».

Случай с «Новиком» показывает, насколько опасно не для самого корабля, а для маяков, башен, знаков, построенных на низменных местах, для мимо идущих судов и пр. развитие на данной глубине «критической» и близких к ней скоростей (начиная примерно от скорости в 0,75 до 1,25 от критической).

Подвергнув заново исследованию волновое сопротивление «Кагула» и определив по формулам проф. Сретенского элементы [348] спутной волны для типичных судов Краснознаменного Балтийского флота (эскадренного миноносца, лидера, крейсера, линейного корабля), можно было бы нанести на генеральные карты Балтийского моря изобаты, т.е. линии равных глубин, соответствующие критическим скоростям. Изучив такую карту и имея ее перед собой, командир или старший штурман корабля могли бы выбирать курсы и скорости своего корабля так, чтобы не причинять вреда береговым сороужениям. Вместе с тем им не пришлось бы удивляться внезапным падениям ходкости корабля и приписывать неведомым причинам это естественное и неизбежное явление.

Такая работа, выполненная в Военно-морской академии, была бы полезным упражнением для слушателей академии и в то же время могла бы с пользой послужить и для флота.

Физика в морском деле{57}

1. Нашим обычаем уже установлено, что январское заседание Физического общества открывается докладом председателя. В этом докладе обыкновенно излагается обзор сделанного в какой-либо отрасли физики за последнее время.

Придерживаясь этого обычая, позвольте и мне занять на короткое время ваше внимание беседою о вопросах, представляющих теперь особенный общественный и государственный интерес, в которых все отрасли физики находят обширное применение и где есть еще полный простор для дальнейших приложений изысканий. Эта область есть морское дело в широком смысле этого слова.

2. Я не буду распространяться о тех усилиях, которые теперь делаются для восстановления нашего флота, и о тех работах, которые для этого производятся во всех отраслях промышленности. Это отчасти станет ясным, если вникнуть хотя бы в самых общих чертах в то, что представляет современный боевой корабль.

Теперешний броненосный корабль является одним из наибольших из всех подвижных искусственных сооружений, уступая в своих размерах лишь современным же трансатлантическим пассажирским пароходам.

Такой броненосец имеет теперь в длину около 225 м, ширину около 35 м, высоту корпуса от киля до главной верхней палубы около 16 м, при углублении до 9 м. Вес такого корабля составляет до 33 000 т, т.е. до 2 000 000 пудов. Он снабжен механизмами, развивающими в общей сложности до 80 000 и даже до 100 000 лс, сообщающими ему скорость до 30 узлов, т.е. 52 версты в час.

Вооружением такого корабля служат, по меньшей мере, 14-дюймовые пушки числом до 12 и для защиты от минных атак 6-дюймовые скорострельные, числом до 24. Команда на таком корабле до 1200 человек.

Какие же физические задачи и вопросы возникают при проектировании и оборудовании такого корабля?

3. Эти задачи сейчас же наметятся, как только обратить внимание на предъявляемые к кораблю требования. Еще древний [350] мудрец Сенека писал: «navis bicitur stabilis et firma, consentieus ventu, gubernaculo parens», т.е. «корабль хорошим именуется когда он устойчив и крепок, уступчив ветру, послушен рулю».

Эти главные требования и поныне еще сохранились, только ходкость корабля более уже не зависит от ветра и парусов.

Но к этим качествам для военного боевого корабля надо присоединить, чтобы он был в возможно большей степени неуязвим или вынослив к повреждениям.

Самое общее рассмотрение покажет, что эти требования являются как бы взаимно противоречащими. Надо помнить, что корабль прежде всего должен плавать, поэтому из общего его водоизмещения, равного полному его весу, лишь определенная доля может быть уделена на вес порожнего корпуса, от которого зависит крепость корабля, на вес механизмов и котлов, обеспечивающих его ход, на вес топлива, обеспечивающего дальность плавания, на вес запасов, боевого вооружения, бронирования.

Усиление каждого из этих элементов может быть произведено либо за счет соответственного ослабления других, если сохранять водоизмещение корабля неизменным, либо за счет общего увеличения его водоизмещения, т.е. величины корабля.

Оказывается, что не только в этом весовом отношении, но даже и в отношении к главным размерениям корабля необходимость обеспечения перечисленных выше качеств ставит условия противоположные; так, например, чтобы корабль не был валок, или, говоря морским языком, был бы «остойчив», выгодно его делать пошире, а чтобы он был «ходок», очевидно, что его надо делать подлиннее и поуже — требования противоположные. Мерою остойчивости корабля служит его метацентрическая высота, т.е. возвышение метацентра над центром тяжести корабля. Чем это возвышение больше, тем корабль остойчивее. Но стоит только сделать, придав, например, кораблю большую ширину, эту метацентрическую высоту излишнею, и корабль потеряет также весьма важное качество — он будет обладать стремительною качкою на волнении. Вместе с тем период его свободных качаний будет сравнительно мал, корабль будет часто встречать волну одного, или близкого периода с его собственным, будет происходить «резонанс» и корабль получит большие размахи качки, и значит он будет, так сказать, восприимчив к качке.

Если сделать метацентрическую высоту малой, то качка корабля будет плавная и малой величины размахов, но зато его остойчивость не будет обеспечена, и в случае значительных повреждений он опрокинется.

Таким образом, приходится соблюдать определенные соотношения между размерениями корабля.

4. Только что было упомянуто о том, как проявляются явления резонанса по отношению к качке корабля. Но надо иметь в виду, что по отношению к кораблю эти явления имеют множество [351] самых разнообразных проявлений. Для примера упомянем про два весьма характерных, а именно: про зависимость между длиною корабля и его ходкостью и про вибрацию корабля или отдельных частей его.

5. Во второй книге «Principia» Ньютон, приступая к изложению учения о движении в сопротивляющейся среде, устанавливает закон так называемого механического подобия.

Но лишь через 190 лет после Ньютона Фруд показал, как воспользоваться этим законом для определения сопротивления воды на корабль, при заданной скорости его хода, по находимому непосредственным испытанием сопротивлению воды на модель этого корабля.

Оказывается, что согласно закону механического подобия надо производить испытания модели при такой скорости, которая во столько раз меньше скорости корабля, во сколько раз корень квадратный из масштаба модели меньше единицы. Так, например, если модель в 1/25 натуры, то надо ее испытать при скорости в 1/5 от скорости корабля; тогда по сопротивлению, испытываемому моделью, можно будет найти и сопротивление воды на корабль. Если бы вода была жидкостью идеальною, то по закону механического подобия сопротивление модели и корабля при таких соответствующих скоростях относились бы между собою, как веса модели и корабля, иными словами, как куб масштаба, т.е. в нашем примере модели 1/25, сопротивление корабля было бы в 15 625 раз больше сопротивления модели, когда его скорость хода в пять раз больше скорости движения модели.

Но вода жидкость не идеальная и Ньютонов закон механического подобия для нее непосредственно неприменим. Фруд обошел эту трудность тем, что подразделил полное сопротивление на две части, из коих первая им приписывается трению воды о поверхность модели или корабля, вторая — затрате энергии на образование и поддержание системы воли, бегущих вместе с кораблем при ходе его и уходящих от него.

Первую часть сопротивления Фруд определяет расчетом, по данным опытов, им произведенных над движением тонких досок или пластин в воде.

Вторая же часть получается вычитанием этой рассчитанной первой из полного наблюденного сопротивления модели.

К этой-то второй части Фруд и применяет закон механического подобия.

Менделеев подверг методу Фруда довольно жестокой и, понятно, вполне обоснованной критике в своем сочинении «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании». Но, к сожалению это сочинение осталось незаконченным — в то время, когда оно писалось, Менделеев не имел возможности произвести необходимые опыты; когда же через 15 лет после этого по настоянию того же Дмитрия Ивановича был основан наш Опытовый бассейн, то; Дм. Ив. был [352] уже занят другими вопросами, и к исследованию сопротивления воды более не возвращался.

Как бы то ни было, метода Фруда остается наиболее надежным средством для суждения о ходкости корабля.

Сам Фруд подметил, что при изменении длины корабля та часть его сопротивления, которая происходит от образования волн, претерпевает периодические изменения, Фруд нашел и объяснение этого явления. Корабль или его модель образуют при своем движении две системы волн: одну, положительную, в месте входа корабля, так сказать, в спокойную воду, т.е. у его носовой оконечности, где он как бы вытесняет воду, прокладывая в ней свой путь, и вторую систему, отрицательную, за кормою, где вода как бы устремляется в ту борозду, которая, так сказать, пропахана в ней кораблем.

В первой системе гребень первой волны лежит близ носовой оконечности, во второй — подошва первой волны близ его кормы. Волны обеих систем имеют одинаковую длину, и если на длине корабля уляжется нечетное число полуволн, то обе системы будут интерферировать, взаимно усиливаясь, ибо подошва волн первой системы будет совпадать с подошвою же волн второй системы.

Если же на длине корабля укладывается четное число полуволн, то при интерференции обе системы взаимно погашаются. Это сейчас же сказывается на соответствующем уменьшении сопротивления воды на корабль.

Отсюда видно, что длина корабля должна находиться в некотором определенном соотношении со скоростью его хода, иначе будет происходить напрасная затрата силы машины.

Необходимо, однако, заметить, что это объяснение Фруда охватывает качественную сторону этого явления. Количественного же не удалось установить и до сих пор, и здесь остается еще обширное поле как для теоретических, так и для экспериментальных исследований, имеющих, как видно, чисто физический характер.

6. Вибрация корабля представляет другой, здесь уже совершенно чистый, а не косвенный, как в предыдущем примере, вид явлений резонанса.

Корабль представляет упругое тело, коего длина значительна по сравнению с его поперечными размерами. Такое тело, подобно стержню или ножке камертона, имеет вполне определенный характер свободных поперечных колебаний, причем частота последовательных тонов возрастает приблизительно, как квадраты нечетных чисел: 1, 9, 25 и т.д.

На некоторых больших судах с поршневыми машинами оказывалось, что частота основного тона совпадала с числом оборотов машины или при полном ходе корабля или при некоторой доле полного хода, при ¾ его. Как только машине давалось это число оборотов, то происходило совпадение периодов основного тона свободных [353] колебаний и периода возмущающих сил, развивающихся при работе машины, и наступали упругие поперечные колебания всего корабля, подобные колебаниям свободного стержня при двух узловых точках. Такие колебания имеют, например, место на крейсере «Громобой» при 105 оборотах его машин или даже одной машины. Амплитуда этих колебаний в корме доходит до 20–25 мм, но производимое таким колебательным движением впечатление таково, что на глаз эта амплитуда оценивалась в 200 и 300 мм. Практически это сказывается тем, что нельзя держать в машине такого числа оборотов; надо отступить в ту или другую сторону процентов на восемь, тогда вибрация почти прекращается.

На новейших судах механизмы турбинные, вполне уравновешенные, и самые возмущающие силы устранены, почему и вибраций всего корабля не происходит.

Но на корабле имеется множество как бы отдельных от него частей, с ним лишь скрепленных более или менее жесткою, но во всяком случае упругою связью, например боевая рубка, башни и т.п., и тем досаднее становится, когда от работы какого-нибудь второстепенного механизма, вроде помпы или пародинамо для освещения и т.д., начинаются колебания такой важной части, как боевая рубка или башня. Возникает вопрос, как устранить эти колебания, что и где подкрепить, — вообще, какие принять меры. Ответов два: или ввести действительно солидные добавочные подкрепления, чтобы чувствительно изменился период собственных колебаний системы, или заменить худо уравновешенную пародинамо или помпу другою, с тщательным и полным уравновешиванием сил инерции или с другим числом оборотов.

Исследование вибрации корабля и отдельных частей его представляет, как видно, также чисто физический вопрос, только едва ли в каком физическом кабинете найдется камертон с ножкою в 200 м длины и 2 000 000 пудов весом.

7. При изучении крепости корабля, рассматриваемого как целое сооружение, возникает также целый ряд вопросов, относящихся к теории упругости.

Дело в том, что когда корабль находится или в равновесии на тихой воде или качается на волнении, то распределение по его длине веса отдельных его отсеков и их водоизмещения не одинаковы — одни отсеки тяжелее, другие легче, нежели соответствующее им водоизмещение. При качаниях корабля эти неравенства еще усиливаются вследствие оголения и погружения оконечностей при пробеге волн вдоль борта корабля; таким образом, корабль подвергается постоянно действию некоторых усилий, его изгибающих.

На волнении наибольший изгибающий момент достигает до 1/30–1/25 произведения из водоизмещения корабля на длину его.

Корпус корабля представляет в этом смысле как бы огромную балку, у которой палубы и днище составляют пояски, борта — [354] ребро; но если обратиться к рассмотрению поперечного сечения этой балки, то мы увидим, что ширина поясков составит столько, как ширина корабля, т.е. 3500 см, а толщина ребра столько, как две толщины борта, т.е. около 2,5 см, т.о. толщина ребра почти в 1500 раз меньше ширины пояска. В баллах, применяемых в гражданских сооружениях, это отношение составляет не более 20–25.

Самые палубы и в особенности днище составлены из сравнительно тонких (для днища около 16–18 мм) стальных листов. Понятно, по отношению к распределению напряжений в этих листах при общем изгибе корабля, по отношению к устойчивости их, когда они работают на сжатие и пр., возникает целый ряд вопросов, исследование которых далеко еще нельзя считать законченным не только с теоретической, но и с опытной стороны.

Здесь обнаруживается, между прочим, любопытное соотношение между физическими вопросами, относящимися к совершенно различным областям, но приводящими к одинаковым уравнениям. Вообразим палубу корабля: в одних частях она сплошная от борта до борта, а рядом прорезана или для помещения башни, или котельных кожухов и т.п. Когда корабль находится своею серединою на гребне волны и, значит, его оконечности оголены, то палуба составит растянутый пояс в той балке, которую представляет корабль. Если бы принять для простоты рассуждения, что на сплошном участке напряжения распределены равномерно, то спрашивается: как они распределяются в том месте, где палуба ослаблена вырезом?

Вопрос этот исследован теоретически Г.В. Колосовым, но любопытно, что он может получить наглядное физическое решение, рассматривая распределение струй в плоском потоке жидкости, ширина коего равна ширине растягиваемой пластинки и в которой внесено препятствие, имеющее форму сделанного в ней выреза. Такое струйное течение жидкости осуществляется в известном приборе Хиль-Шоу, н окрашенные струйки проектируются на экран.

Сгущение этих струй против препятствия служит указанием увеличения скорости тока и мерою ее, для растянутой же пластинки это же сгущение будет служить мерою относительной величины напряжения, совершенно подобно тому, как расстояние между силовыми линиями электрического или магнитного поля служит мерою его напряженности.

В последнее время для изучения того же вопроса применяется оптический метод, основанный на том, что если в стеклянной пластинке возбуждены от действующих на нее усилий какие-либо деформации, то она становится двояколучепреломляющей, и при прохождении через нее света происходят явления хроматической поляризации, по которой и оказывается возможным судить о распределении деформации, а значит, и напряжений в пластинке. [355] Необходимо, однако, заметить, что такой оптический способ исследования, по самой своей обстановке, мало доступен корабельному инженеру, но вместе с тем он может служить хорошим примером того подспорья и той помощи, которую инженер может получить от чисто лабораторной тонкой работы, исполненной физиком. В этом смысле изучение напряжений в основных судовых конструкциях может доставить неисчерпаемый источник тем для весьма интересных, поучительных и полезных для дела физических работ.

Уатт одновременно с устройством паровой машины постронл и свои индикатор для измерения работы пара, производимой в цилиндре ее.

Для турбинных механизмов современных судов индикатор Уатта неприменим. Между тем очевидно, что без непосредственного измерения работы механизма невозможно никакое обоснованное исследование ходкости корабля.

Чтобы производить измерение работы турбинных механизмов, определяют угол закручивания какой-либо части гребного винта. Величина этого угла дает крутящий момент; зная минутное число оборотов, получается и работа, передаваемая валом гребному винту.

На корабле на валу доступен обыкновенно сравннтельно короткий участок, да и то в тесном пространстве; значит, угол закручивания этой части вала будет мал, самый вал вращается быстро (на большом корабле до 300 оборотов, на миноносце до 600 оборотов в минуту), следовательно, измерение приходится делать при неблагоприятной обстановке и в трудных условиях. Для этих измерений предложен целый ряд различного устройства приборов — торзиометров. Но здесь дли конструктора и экспериментатора широкое поле для дальнейшего усовершенствования, в особенности по отношению к выработке простого и точного способа автоматической записи показаний прибора, т.е. угла закручивания рассматриваемой части вращающегося вала.

Торзиометр дает лишь работу, затрачиваемую на вращение винта: часть этой работы тратится на преодоление вредных сопротивлений трения вала в своих подшипниках и в дейдвудном (кормовом) сальнике. Затем самый гребной винт при своем вращении сообщает не только движение кораблю вперед, но и отбрасывает воду назад и в стороны. Вся живая сила этой отброшенной воды составляет чистую потерю, которая даже для лучшего винта достшает 25–30% от полной работы его. Ясно, что для суждения о достоинстве винта важно изучение коэффициента его полезного действия, но для этого необходимо измерять не только работу, затрачиваемую на его вращение, но и его полезную работу, измеряемую произведением давления, направленного по оси вала, на скорость хода корабля.

К сожалению, для измерения этого давления не только на больших кораблях, но даже и на малых пока никаких приснособлений [356] нет. Есть сведения, что в германском флоте делались попытки в этом направлении, но их результаты неизвестны. На большом корабле это упорное давление составляет при полном ходе около 50–60 т на каждый вал. Установление практического, применимого на корабле и безопасного для механизма способа измерения этого упорного давления представляет задачу капитальной важности для дела кораблестроения. Я упираю на слова «безопасного для механизма» способа, ибо даже ничтожное продольное смещение вала может повести моментально к полному разрушению турбины, стоящей на таком корабле около 1 000 000 руб.

Как видно, и здесь ставится чисто физическая задача, и представляется, что для ее решения следует воспользоваться одним из очень тонких световых явлений, вроде интерференции, и применить методу, подобную методе Физо для определения коэффициента расширения по перемещению интерференционных полос, чтобы по ним уловить деформации или части вала или смещение упорного подшипника, причем для регистрации хода этого явления, может быть, следовало бы воспользоваться кинематографическою записью. Понятно, что разработка такой методы и выполнение ее гораздо более доступны чистому физику, нежели практику-инженеру.

9. Уже упомянуто, что главное вооружение новейших кораблей состоит теперь нз 14-дюймовых пушек. Такая пушка весит около 80 т, т.е. около 5000 пудов, ее снаряд весит около 800 кг, т.е. около 50 пудов, заряд бездымного пороха около 20 пудов. Эти пушки ставятся на вращающиеся броневые башни по две, по три, а французами и по четыре вместе. Такая вращающаяся башня при трех пушках весит около 1500 т, т.е. около 100 000 пудов, и из нее требуется производить до трех залпов в одну минуту времени.

Надо помнить, что как корабль, с которого стреляют, так и его противник находятся в движении, пушками надо непрерывно следить за целью и требуется, чтобы это возможно было делать при видимой угловой скорости перемещения до 2° и даже до 3° в секунду как в горизонтальном, так и вертикальном направлении. Точность же наведения требуется до 2. Таким образом, такая пушка или, лучше сказать, группа из двух, трех или четырех пушек может быть уподоблена как бы экваториалу на параллактической установке или трубе теодолита. Ясно, что перемещение масс в десятки тысяч пудов не может быть иным, как механическим, и роль наводчика сводится к поворачиванию небольшой рукоятки или маховичка, управляющего движением всей башни орудий в ней.

Понятно также, что обращение вручную со снарядами весом по 50 пудов в тесном пространстве бомбового погреба невозможно, в особенности помня, что надо подавать 9 штук таких снарядов в минуту, значит, и вся последовательность операций по заряжению [357] орудия после выстрела должна производиться механически или, лучше сказать, автоматически. Конечно, все это стало возможным благодаря электричеству. Я не буду утомлять вашего внимания перечислением задач об устройстве разного рода прерывателей, реле, предохранителей и пр. и вообще всей той «взаимно-замкнутости» механизмов, чтобы они могли работать каждый в определеиной последовательности один за другим и чтобы ни одна из операций не началась раиее, чем правильно закончилась предыдущая. Всех же этих операции 12, а именно: 1) откат после выстрела; 2) накат; 3) открывание затвора и продувание орудия; 4) нодача снаряда к заряднику; 5) загрузка снарядов в зарядник; 6) подача заряда к заряднику; 7) загрузка заряда в зарядник; 8) подъем зарядника; 9) досылка снаряда в орудие; 10) досылка заряда в орудие; 11) опускание зарядника; 12) закрывание затвора.

На все это уделяется времени 20 секунд.

Этого перечисления достаточно, чтобы составить себе хотя бы самое общее суждение о том, какой сложный механизм представляет башня современного корабля и сколько здесь возиикает вопросов физико-механического характера.

10. На прежних судах башен было обыкновенно две, и размещались они в оконечностях корабли. На новейших судах их не менее четырех, и приходится ставить башни и в средней части корабля, так что башенное отделение с его зарядными и снарядными погребами надо помещать между двумя котельными отделениями или котельным и машинным. Между тем теперешний бездымный порох представляет вещество, требующее хранения при температуре, которая не только гораздо ниже температуры кочегарных отделений, но и ниже температуры наружного воздуха в наш жаркий летний день и даже ниже температуры моря в тропиках.

Надо помнить, что весь корпус корабля стальной и, следовательно, хороший проводник тепла. Отсюда возникает необходимость устраивать тепловую изоляцию погребов и их искусственное охлаждение и вентилирование, вопросы, связанные с теплопроводностью, как известно, плохо поддаются расчетам; следовательно, здесь данные для проектирования носледующих судов должны браться по исследованию и критическому разбору уже исполненного на других. Вот это-то исследование, в смысле постановки необходимых измерений, и затем их обработки, представляет практически весьма важную задачу, которая имеет чисто физический характер и которая далеко еще не закончена, а во многом даже и не начата.

11. Все управление кораблем сосредоточено в его боевой рубке; является естественным стремление не только сосредоточить в ней управление огнем корабля, т.е. передачу к орудийным прицелам дистанций или прямо установки прицела и целика, [358] автоматической регулировки этой установки на сближение или удаление от цели и указание указание направления на цель, но прямо из рубки наводить самые орудия без посредствующих наводчиков.

Здесь возникает, таким образом, задача, которую в простейшем случае можно поставить так: связать электрическою передачею две подзорные трубы так, чтобы их оси все время оставались между собою параллельными, какие бы движения ни придавались одной из них. Угловая скорость перемещения должна составлять 3° в секунду, допускаемое отступление от параллелизма не более 2°.

Казалось бы, что при современных способах электрических передач эта задача не представляет больших затруднений. Но на деле оказываетси, что вполне удовлетворительного решения еще нет, хоти по слухам у англичан будто бы непосредственная наводка орудий из боевой рубки уже осуществлена.

Как видно, и эта задача дает широкий простор проявления остроумия и изобретательности при конструировании прибора, первообраз которого имеется даже в самых старинных телеграфных аппаратах.

12. Стремление использовать дальнобойность и меткость современных пушек создало целый новый отдел оптнческой промышленности — военную оптику, т.е. устройство разного рода оптических прицелов, простых и и панорамных, с прямыми и коленчатыми трубами, оптических дальномеров и пр. Развитие подводного плавания привело к усовершенствованию и выработке конструкций разного рода перископов. Но все эти приборы изготовляются специальными заводами, под руководством лиц, которые одновременно состоят и профессорами физики в тех университетах, вблизи коих заводы расположены, как например в Иене или Глазго. Таким образом, в этой области деятельность научная и практическая пришли к тому единению, в котором они черпают взаимную поддержку, крепость и силу.

13. Другим примером такого единения теоретической физики и ее практических приложеннй служит беспроволочиый телеграф, наиболее широко используемый именно в морском деле и отсюда получивший те средстна, которые привели к столь быстрому развитию его.

14. Везопасность плавания корабля обеспечивается главным образом тем, чтобы во всякое время знать место нахождения корабля или, как говорят, «иметь место корабля на карте». Надо помнить, что для корабля опасен не океанский простор, а прибрежные отмели, рифы, банки, камни и пр.

Указателем курса корабля служит компас. На железном корабле он подвержен действию судового железа, и изучение и уничтожение этого возмущающего влияния составляет целую науку — теорию девиации компасов, доведенную до высокой степени совершенства покойным И.П. Коллонгом. [359] Но на современном боевом корабле огромные массы железа и стали — орудийные башни — при наводке постоянно поворачиваются, стрельба орудий вызывает сотрясения всего корабля, работа механизмов часто вызывает местные неустранимые вибрации — все это сказывается на компасе, в особенности на том, который помещается внутри боевой рубки, т.е. находится в самых невыгодных магнитных условиях.

Возникло стремление избавиться от магнитного компаса, появились гироскопические компасы сперва Аншютца, затем Сперрн, представляющие в высшей степени остроумное и поучительное применение известного уже 60 лет гироскопа Фуко, который можно найти в любом физическом кабинете.

Разъяснение сущности того небольшого изменения, которое внесли Аншютц и Снерри в гироскоп Фуко, потребовало бы слишком много времени и все-таки не было бы достаточно ясно, если его не подтвердить математическим расчетом. Я позволю себе как-нибудь сделать особый доклад об этих приборах Физическому обществу.

Совершенно в другом оригинальном направлении взялся за это дело капитан 2-го ранга В.Я. Павлинов, который построил электромагнитный компас. Об этом приборе, может быть, сделает нам сообщение сам Владимир Яковлевич, а также и еще об одном своем изобретении, которое в соединении с его компасом обещает сделать счисление пути корабля абсолютно точным и, следовательно, плавание корабля безопасным и в пасмурность, и в туман, и при переменном течении.

15. Позвольте мне не утомлять более вашего внимания перечислением других примеров приложения физики к морскому делу — их можно бы привести еще сколько угодно, и закончить мое сообщение пожеланием, чтобы и в других областях между этими приложениями и чистою наукою установилась такая же тесная связь и единение на обоюдную пользу, как в радиотелеграфии и практической оптике.