Рассказ о моей жизни{58}
Я родился 15 августа 1863 г. Мой отец был артиллеристом. Он учился на казенный счет, так как дед был ранен под Бородином и имел право на бесплатное обучение своих детей.
В начале 60-х годов отец вышел в отставку. В тесение 15 лет он вместе с семьей жил в деревне. Затем мы переехали в Севастополь. Обучение в местном училище тогда было поставлено из рук вон плохо. Немецкому языку, например, нас обучал немец, которого я потому запомнил, что у него всегда болели зубы. Поэтому в кармане наш педагог держал всегда полуштоф водки, к которому все время прикладывался. У этого преподавателя мы ничему не научились. В 1878 г я поступил в Морское училище.
Царское правительство всегда боялось каких бы то ни было обществ и кружков, устраиваемых воспитанниками училища. Боязнь эта доходила до курьезов. Я помню, как в назидание нам читали приказ великого князя Константина Николаевича о том, как несколько воспитанников старших классов решили устроить общество для эксплуатации богатств Севера. Даже в такой безобидной организации власти хотели найти политический оттенок.
В 1883 г в училище была образована революционная группа сыном Шелгунова. Я хорошо знал молодого Шелгунова. Группа была захвачена в момент, когда сам Шелгунов находился в заграничном плавании. Его арестовали на борту корабля. Все участники этой группы были разжалованы и отправлены в дисциплинарные батальоны на разные сроки{59}.
Много было в старой России людей, недовольных существующим строем. В детстве я встречался с известными революционерками сестрами Фигнер. Они приходились нам свойственниками и бывали у моих родителей вместе со своими друзьями{60}.
Помню, я даже обижался, что моя мать оставляла ночевать у нас сестер Фигнер. Я приду домой с вечера на воскресенье, а мне говорят:
— Ты ступай ночевать в корпус, потому что у нас будут Фигнер ночевать. [361] Это мне удовольствия, конечно, не доставляло, ибо прежде чем покинуть в воскресный день корпус, надо было отстоять длинную и нудную обедню.
Большим преимуществом Морского корпуса в те годы, когда я в нем учился, было то, что в нем горячо поддерживались традиции прежнего директора — Римского-Корсакова, брата известного русского композитора. Это был в высшей степени образованный человек, прекрасный моряк, горячо любивший свою родину и свое дело.
Окончив учение, я начал работать в компасной мастерской Гидрографического упранлеипя и у де Коллонга, замечательного моряка и ученого, создателя теории о девиации компаса. Про него в шутку говорили: «Коллонг держится такого мнения, что корабли только для того и строят, чтобы было где компасы ставить».
К этому периоду относится моя первая научная работа о компасах. Работая под руководством Коллонга в компасной мастерской, я все-таки отлично понимал, что не корабль для компаса, а компас для корабля. Еще будучи в Морском корпусе, я любил в свободное время ходить в Адмиралтейство знакомиться с производством кораблестроительных работ.
В 1887 г я ушел из компасной мастерской. Начал работать на Франко-русском заводе — предке теперешнего завода-гиганта им. Марти, а затем решил продолжать учение. Окончив кораблестроительное отделение академии, я остался в ней вести практические занятия по математике. С 1887 г главной моей специальностью стало кораблестроение или, лучше сказать, приложение математики к разного рода вопросам морского дела. В академии мне было поручено впоследствии вести курс теории корабля.
Особенно меня заинтересовал вопрос расчетов килевой качки корабля. Во время строительства Либавского порта был вырыт длинный канал в море глубиной примерно в 30 футов. Яхте «Полярная звезда» приказали идти в Либаву. Было свежо. Сильный ветер поднимал крупную волну. Командир яхты стал на якорь у входа в канал и отказался идти дальше. Произошел крупный скандал. Дело в том, что на яхте должен был идти сам царь. Пришлось ему ехать в Петербург по железной дороге.
В связи с этим меня вызвали в Гидрографический департамент, где предложили разработать вопрос о килевой качке корабля и установить, насколько корабль качается носом и кормой и какой нужно учесть запас глубины под килем, чтобы обеспечить безопасность прохода в любую погоду.
Закончив эту работу, я сказал, что этот вопрос новый и трудный и мне бы хотелось доложить о нем в Английском обществе корабельных инженеров. Желание мое должно быть понятным, потому что в этом обществе были собраны лучшие кораблестроители мира того времени. [362] В Англии я пробыл несколько дней. Сделал доклад, посетил кораблестроительные заводы. Мой доклад был напечатан в «Трудах Общества». Спустя год я развил общую теорию качки корабля на волне. За этот труд Общество присудило мне золотую медаль. Это было тем более приятно, что русский человек был первым из иностранцев, который получил золотую медаль самого известного в мире английского общества корабельных инженеров.
Мне хочется рассказать читателям «Красного флота» о другой моей большой работе над вопросом о непотопляемости судов. Я доказывал, что спасать корабль, когда он получает пробоины, надо не откачкой поды, а наоборот: надо спрямлять корабль, затопляя другие отделения, кроме поврежденных, чтобы корабль не опрокидывался.
Из-за этой теории мне пришлось выдержать большую борьбу. Корабельные инженеры в генеральских мундирах, сидевшие в Морском техническом комитете, но могли отрешиться от рутнны. За то, что я их в этом обвинял, мне был объявлен выговор в приказе но флоту.
В рапорте по вопросу о непотопляемости судов я для примера взял броненосец «Петропавловск», ибо в бассейне была его модель с отсеками, сделанная по указаниям адмирала Макарова. На примере, подтверждающем мои расчеты, я показывал, как модель опрокидывается, если ее не спрямляют, затопляя другие отсоки.
На рапорте была положена резолюция о немедленном рассмотрении моей рабогы, а рапорт был положен под сукно. Только после гибели «Петропавловска» вспомнили о моей работе.
Было немедленно назначено заседание, на котором я сделал доклад о непотопляемости корабля. Однако по докладу не приняли никаких мер. Мне даже с упреком сказали:
— Обращаясь к гоиерал-лейтенанту, подполковник не должен делать такие доклады, он должен помнить и соблюдать субординацию, а не называть прямо в глаза вещи их именами (!).
И только после Цусимы моя теория о непотопляемости стала применяться в практике кораблестроения.
Великая Октябрьская социалистическая революция застала меня на работе в Русском обществе пароходства и торговли. Я ведал постройкой пароходов и их технической эксплуатацией. Когда декретом молодого правительства рабочих и крестьян коммерческий флот был национализирован, я передал весь флот советской власти.
В 1921 г Советская страна командировала группу ученых, в том числе академиков Рождественского, Иоффе и меня, за границу для возобновления научных сношений и приобретения книг и приборов для Академии паук, в частности для Морской академии.
Командировка была рассчитана на непродолжительный срок; однако мне пришлось пробыть за границей семь лет. Это время [363] я там работал по самым различным заданиям советского правительства.
Советская страна нуждалась в большом количестве паровозов. 1250 паровозов были заказаны на заграничных паровозостроительных заводах. Паровозы надо было перевозить в Россию в собранном виде водным путем. Мне было поручено приискивать пригодные и выгодные для этих перевозок пароходы.
Ознакомившись с этим делом, я предложил не фрахтовать пароходы по дорогой цене, а покупать их. Во время перевозки паровозов, заказанных только в одной Швеции, удалось сэкономить около полутора миллионов рублей золотом. Два парохода, закупленные мной в первые годы советской власти, и сейчас плавают под советским флагом. Это «Воровский» и «Ян Томп». Третий был продан со скидкой с покупной цены, во много раз меньшей фрахта.
В течение двадцати лет величайшая страна с населением более 170 миллионов превращена из отсталой земледельческой в страну крупной промышленности. В Советском Союзе произведены небывалые технико-экономические реформы и такие гигантские сооружения, о которых раньше не смели и думать.
Вспомните замечательные слова Ленина, что коммунизм — это советская власть плюс электрификация!
Генеральный план электрификации осуществлен и во много раз превзойден против того, что намечал Владимир Ильич.
Или взять Волгу! Она превращается в такую реку, по которой суда громадных размеров могут идти из Каспия в Ленинград. Эти небывалые работы могли произвести только наша партия и правительство, только наш народ. Капиталистическим странам такое грандиозное строительство не под силу.
Сейчас, когда международная обстановка очень напряжена, наша страна уделяет много сил укреплению своей оборонной мощи. Мы приступили к постройке мощного военно-морского флота. Ни у кого не может возникнуть сомнения, что это будет исполнено в небывало короткий срок, подобно тому как уже исполнены другие гигантские сооружении.
Эта уверенность вливает в каждого работника желание с большим рвением работать на благо своей родины.
Мой путь в науке
В октябре 1888 г я поступил в число слушателей кораблестроительного отдела Морской академии.
В октябре 1890 г по окончании курса я был оставлен при академии и мне было поручено вести со слушателями практические занятия по математике, курс которой в то время в течение первого года включал высшую алгебру, аналитическую геометрию, дифференциальное и интегральное исчисление; в течение второго года вместо высшей алгебры и аналитической геометрии читалась теоретическая механика; дифференциальное и интегральное исчисление читалось оба года.
С осени 1892 г после нового приема слушателей мне было поручено, кроме ведения упомянутых практических занятий, чтение курса теории корабля и начертательной геометрии. По этому последнему предмету с 1894 г были повышены требования при вступительном экзамене, из академического же курса он был исключен.
При чтении курса теории корабля и при рассмотрении работ слушателей я вскоре заметил что у корабельных инженеров была привычка производить вычисления по весьма неудобным схемам с громадным числом (10–12) значащих цифр, из которых по самой сути дела могли быть верными лишь первые три, а все остальные были неверпы и вместе с тем для практики ненужны. Эта привычка была всеобщая и проникала через все руководства и все справочники того времени как русские, так и иностранные.
Поэтому учению о плавучести и остойчивости я предпослал краткое математическое введение о приближенных формулах квадратур и о точности вычислений вообще, которое и вошло в литографированные записки к курсу, а затем в печатный курс «Теория корабля, ч.I, Плавучесть и остойчивость», изданный в 1907 г, дополненный и переизданный затем в 1933 г для Морского инженерного училища имени Дзержинского (8°, 354 стр.).
Введение практических занятий по математике и чтение лекций по теории корабля показало мне тогда же, что ни на русском, [366] ни на иностранных языках в то время не существовало ни одного руководства, в котором были бы систематически и достаточно полно изложены практические методы производства приближенных вычислений, встречающихся в технических вопросах вообще.
Я начал излагать эти методы как дополнения к практическим занятиям по математике и как дополнения к курсу теории корабля.
Сперва они были литографированы, затем в 1911 г изданы Институтом путей сообщения под заглавием: «Лекции о приближенных вычислениях» (8°, 325 стр.) и в 1933 г переизданы в дополненном виде Академией наук под тем же заглавием: «Лекции о приближенных вычислениях» (1933, 8°, 540 стр.). Вот насколько на основании запросов практики выросло краткое введение к курсу теории корабля.
В 1900 г на меня в академии было возложено чтение курса дифференциального и интегрального исчисления, вместе с тем я был назначен на должность заведующего Опытовым бассейном. По этой должности мне пришлось принимать деятельное участие в испытании вновь построенных судов.
При испытаниях крейсера «Громобой» и затем крейсера «Баян» была обнаружена весьма значительная вибрация этих судов.
В то время вопрос о вибрации судов еще совершенно не был исследован теоретически, имелись лишь приборы для записи вибрации, и этот вопрос представлял большие затруднения для корабельных инженеров.
С 1901 г, разработав теорию этого явления, я начал читать курс вибрации судов сперва в Морской академии, а затем во вновь основанном Политехническом институте.
При чтении этого курса оказалось необходимым развивать как введение целый ряд чисто математических отделов, иначе усвоение курса представляло для слушателей большие затруднения; поэтому, когда в 1909 г курс Морской академии вместо двухгодичного был сделан трехгодичным, я прочел ряд лекций о дифференциальных уравнениях математической физики.
Эти лекции, переработанные и дополненные, были изданы Морской академией в 1913 г, составив 2-й выпуск «Известий» под заглавием: «О некоторых дифференциальных уравнениях математической физики, имеющих приложения в технических вопросах» (8°, 364 стр.).
В 1931 г и затем в 1933 г это сочинение в значительно дополненном виде было переиздано Академией наук, составив большой том в 470 стр.: сюда вошло в виде отдельной главы и учение о вибрации судов.
В 1936 г Ленинградский кораблестроительный институт предложил мне развить это учение подробнее как учебное пособие для слушателей института. Это было мною исполнено, и сказанный курс издан под заглавием: «Вибрация судов» (ОНТИ, 8°, 441 стр.). [367] Испытание моделей в Опытовом бассейне основано на законе механического подобия, который был дан Ньютоном в его знаменитейшем сочинении «Математические начала натуральной философии», являющемся незыблемым основанием теоретической механики. Заведуя бассейном, естественно было обстоятельно изучить Ньютоново учение о сопротивлении жидкостей, а значит и его «Начала» вообще.
В 1910 г предстояло третье предвычесленное возвращение кометы Галлея, а так как данный Ньютоном способ определения орбиты кометы по трем наблюдениям ее представляет едва ли не самое наглядное доказательство его учения о системе мира, то я решил прочесть в Морской академии четыре лекции о способах определения орбит комет и планет по малому числу наблюдений, подробно остановившись на методе Ньютона и сопоставив с ним позднейшие методы Лапласа, Ольберса и Гаусса.
Эти лекции в развитом виде были затем изданы под заглавием: «О способах определения орбит комет и планет по малому числу наблюдений», составив 1-й выпуск «Известий Морской академии» (1911, 8°, 161 стр.).
Имя Ньютона как основоположника механики и анализа бесконечно малых беспрестанно встречается в различных трудах Морской академии. Но его сочинения, написанные на латинском языке, были совершенно недоступны слушателям Морской академии, поэтому я перевел важнейшее из них — «Математические начала натуральной философии» — на русский язык, снабдив текст 207 примечаниями и пояснениями для обеспечения изучения этого творения Ньютона. Это потребовало два года упорной работы по 4–5 часов в день. Этот перевод был издан в 1915 и 1916 гг Морской академией, как 4-й и 5-й выпуски ее «Известий» (1915, 1916, 8°, 620 стр.).
В 1936 г этот перевод был переиздан Академией наук, составив VII том собрания моих трудов.
Учение о качке корабля я начал читать в Морской академии в 1893 г. В то время существовала только теория боковой качки корабля, первоначально данная в 1757 г Даниилом Бернулли, основанная на Ньютоновой теории волнообразного движения воды; но в 1861 г В. Фруд указал на неправильность теории Бернулли и положил в основу своей теории качки гидродинамическую теорию трохоидалыных волн.
Теория Фруда была затем развита Ранкином, Бертеном и другими.
Изложение этих исследований и составляло то, что обычно излагалось в курсах теории корабля.
Прием слушателей в академии производился только по четным годам, поэтому второй раз мне пришлось читать «качку» осенью 1895 г, и я тогда в дополнение к курсу 1893 г разработал теорию килевой качки на волнении, применив к исследованию этого [368] вопроса, тогда еще никем не затронутого, методы, подобные тем, которыс применяли Лагранж н Лаплас в «Небесной механике» при изучении движения планет.
Это исследование было мною доложено в собрании Английского общества корабельных инженеров весною 1896 г в Лондоне и помещено в трудах этого Общества ( «Transactions of the Inst. of Naval Architects», 1896) и затем в «Bulletin de l'Association technique maritime».
Это исследование вошло целиком в настоящую книгу.
В третий раз мне пришлось читать курс качки корабля в 1897 г. На этот раз я обобщил и видоизменил методу исследования килевой качки и изложил общую теорию качки корабля на волнении, от которой предыдущие теории составляют частные случаи.
Весною 1898 г эта общая теория была мною доложена в Лондоне на собрании I.N.А. и помещена в трудах этого Общества за 1898 г, а также и в «Bull. de l'Ass. t. m.».
Это исследование также целиком вошло в настоящую книгу. В дальнейшем изложение теории качаний корабля на волнении не подвергалось существенным изменениям, а лишь дополнялось отдельными вопросами, возникавшими по требованиям практики.
Так, в 1907 г в Черном море производились обширные артиллерийские опыты, и мне было поручено в качестве председателя одной из подкомиссий исследовать вопрос о влиянии качаний корабля на меткость стрельбы. Для этих исследований была разработана метода фотографической записи качаний корабля, которая и приведена в этой книге. Самое же исследование по своей обширности и как чисто артиллерийское к учению о качке корабля не относится.
В 1909 г возник вопрос об установке гироскопического успокоителя качки на яхте «Стрела». Тогда мною была разработана подробная теория этого прибора и расчеты его, помещена в «Морском сборнике» и в «Bull. de l'Ass. t. m.», введена в курс Морской академии и вошла в эту книгу.
Если бы Морское министерство не пожалело ассигновать 50 000 руб. на установку и испытание гироскопа-успокоителя на яхте «Стрела», мы были бы в этом деле впереди Сперри.
В 1913 г под моим председательством было произведено на пароходе «Meteor» исследование успокоительных цистерн Фрама, теория которых в моей разработке вошла в курс «Теории корабля» и помещена в этой книге.
Таким образом, в настоящей книге собраны все упомянутые исследования о качке корабля в том виде, как они последовательно развивались и вводились в курс Морской академии в продолжение 45 лет и приводились в единую систему с другими трудами, главная цель которых состоит в том, чтобы показать, каким образом следует поступать, чтобы конкретные вопросы теории корабля и техники вообще подвергать математической обработке для [370] получения количественно обоснованных выводов. Поэтому при изучении этого курса надо главное внимание обращать на методы решения поставленных вопросов, а не на детали выкладок.
Наиболее общий метод состоит в надлежащем выборе координатных параметров, эйлеровых углов и т.п., применении второй Лагранжевой формулы для составления уравнений движения системы и способа последовательных приближений н разложения в ряды для решения этих уравнений.
Эта метода и проведена через всю книгу.
Отсюда видно, что эта книга хотя и представляет как бы отдельную монографию, но по сути дела занимает определенное место в цикле руководств и учебных пособий, впервые издававшихся главным образом Морской академией, а затем в дополненном и переработанном виде Академией наук.
Это цикл следующий:
1. Теория корабля, ч.I. Плавучесть и остойчивость — 1933, 8° с.354
2. Лекции о приближенных вычислениях, изд. 3–1933, 8° с.540
3. О некоторых дифференциальных уравнениях математической физики, изд. 3–1933, 8° с.470
4. Вибрация судов — 1933, 8° с.411
5. Ис. Ньютон. Математические начала натуральной философии, изд. 2–1936, 8° с.696
6. Качка корабля — 1938, 8° с.295
К этому циклу тесно примыкают следующие сочинения:
7. Баллистика, собрание разных работ — 1937, 8° с.444
8. Общая теория гироскопов (аналитическое изложение) — 1932, 8° с.318
9. О расчете балок на упругом основании и расчете судового днища (три издания) — 1930–1933, 8° с.460
10. Астрономия, разные работы, в которых излагаются методы приближенных вычислений — 1937, 8° с.452
11. Л. Эйлер. Новая теория Луны. Перевод с латинского математической части, содержащей изложение метода приближенных интегральных уравнений с примечаниями и дополнениями — 1934, 8° с.248
Итого — 4418 стр.
Цель этого цикла состоит в том, чтобы на примерах, взятых из действительной практики, показать приложения математики к решению вопросов из области морского дела и техники вообще.