Менделеев помогает испытаниям. Методика Крылова
При создании парусных судов не было необходимости в предварительном расчете ходкости судна, поскольку она зависела от случайных причин — скорости и направления ветра, и, разумеется, от искусства управления судном. Замена паруса паровой машиной породила новые проблемы. Резко усложнились процессы проектирования, строительства и испытаний судов. Потребовалось заранее устанавливать сопротивление воды при заданной скорости движения, добиваться его снижения путем выбора оптимальных обводов и размерений корпуса. Важной научно-технической задачей стало определение необходимой мощности машин для сообщения судну заданной скорости, а также достижение максимальной экономичности машин. С целью ее реализации проводились испытания моделей судов в опытовых бассейнах и скоростные испытания судов на мерной линии{41}.
В процессе испытаний судов и механизмов на мерной линии кроме замеров скорости движения при различном давлении пара в котлах определяли маневренные элементы: циркуляцию, инерцию, управляемость на переднем и заднем ходу. Вели наблюдения за вибрацией корпуса и механизмов.
Выбор оптимального гребного винта для каждого проекта судна оказался весьма трудной задачей, связанной с необходимостью теоретических разработок и длительных испытаний. Так, при создании канонерских лодок{42} типа «Пострел» в 1854–1855 гг. в период испытаний одной из них было опробовано [29] 11 вариантов винта с различными формами лопасти и величинами шага.
В создании оптимальных гребных винтов для кораблей активно участвовал Д. И. Менделеев. В 1882 г. Морской технический комитет (МТК) направил ему на рассмотрение результаты расширенных испытаний гребных винтов на миноноске Судак, которые он обстоятельно проанализировал.
«...Опыты чрезвычайно интересны и полезны, — писал он в Морское министерство... — Диаметр винта должен быть, ради пользы его действия, наиболее велик, а шаг винта должен быть близок к его диаметру. Заслуживает большого внимания подтверждение прежде полученного вывода о пользе вырезов лопастей близ оси»{43}.
Менделеев горячо поддержал идею создания отечественного опытового бассейна. Открытие в 1894 г. в Петербурге такого бассейна сыграло важную роль в исследовании мореходных и маневренных качеств кораблей, в первую очередь их ходкости, а также в решении проблемы выбора гребных винтов. Начиная с этого времени проектирование и строительство нового корабля предварялось испытаниями модели, как это было, например, при создании броненосцев «Пересвет» и «Ослябя». Результаты буксировочных испытаний моделей легли в основу разработки теоретического чертежа этих кораблей.
Совершенствовалась и методика ходовых испытаний. Основные положения по испытаниям кораблей на мерной линии сформулировал в 1900 г. А. Н. Крылов, заведовавший в то время опытовым бассейном. Эти положения, введенные в практику свыше 80 лет назад, не утратили своего значения до настоящего времени.
Пробеги кораблей на мерной линии между двумя-тремя парами створов были короткими, не более пяти минут в одном направлении без учета времени, необходимого для разгона корабля и поворота на обратный курс. Для исключения влияния постоянного течения проводили два пробега в противоположных направлениях. При переменном течении выполняли три пробега: два в одном направлении и один в противоположном. На основании результатов испытаний составляли таблицу соответствия частоты вращения гребных винтов значениям скорости корабля в достаточно широком диапазоне.
Согласно методике Крылова мощность главных механизмов и расход топлива определяли в процессе теплотехнических испытаний на двух-трех ходовых режимах, причем не обязательно в условиях спокойного моря. При испытаниях снимали индикаторные диаграммы всех цилиндров паровых машин, определяли водоизмещение корабля, вели учет расхода переменных грузов.
В результате скоростных испытаний получали данные о максимальной скорости корабля на тихой воде при полной [30] мощности главных машин. Проверяли и промежуточные режимы работы машин. Начиная с режима малого хода, прогрессивно увеличивали частоту вращения винтов до максимальной. В связи с этим скоростные испытания нередко называли прогрессивными.
Кроме скоростных характеристик корабля определяли его маневренные и мореходные качества. На мореходных испытаниях приемная комиссия вела наблюдение за поведением корабля на волнении с обязательным определением параметров бортовой и килевой качки, а также за заливаемостью и обеспечением герметичности корпуса. Проверяли возможность использования оружия в условиях штормовой погоды.
Сотрудники опытового бассейна систематически участвовали в испытаниях кораблей, построенных на петербургских верфях. Испытания проводились обычно у мыса Инонеми и в районе маяка Стирсудден в Финском заливе.