Вопросы девиации, как и все кораблестроительное дело, представляют обширное поле для применения математики. И вот, следуя своему влечению, идущему от самой природы разностороннего ума, Алексей Николаевич, после годичного пребывания на кораблестроительном заводе, поступает в Морскую академию, на кораблестроительное отделение. Он пришел сюда, однако, с большими познаниями в математике, теоретической механике и физике, и не только легко следил за читаемыми курсами, но и мог относиться к ним критически. В 1890 году Крылов блестяще окончил академию и был оставлен для научных занятий. Одновременно он начал читать курс теории корабля в Морском училище, причем предпослал своему курсу очень характерное вступление о приближенных вычислениях.
Алексей Николаевич Крылов
(1863–1945).
В этом вступлении Алексей Николаевич заявил, что вычисление должно производиться с той степенью точности, которая необходима для практики, причем всякая неверная цифра составляет ошибку, а всякая лишняя цифра — половину ошибки.
Для Алексея Николаевича математика никогда не была самодовлеющей наукой, безукоризненной областью логики и только. Он смотрел на математику как на «орудие для практических приложений», и хотя сам он был первоклассным математиком, даже в решении сложнейших вопросов он всегда имел в виду возможность их практического приложения. Поэтому он стремился излагать и свой курс без «той излишней щепетильности и строгости, которая не поясняет для техников, а затемняет дело».
Выставленный им принцип он неуклонно проводил в жизнь и с такой решительностью, что, будучи главным инспектором кораблестроения, он уволил со службы главного инженера Севастопольского порта только за то, что тот не выполнил его указаний относительно кораблестроительных вычислений.
Когда Алексей Николаевич начал читать «Теорию корабля», курс, несмотря на работы Эйлера в этой области, был далек от совершенства. Английский ученый, кораблестроитель Фруд писал по поводу тогдашнего состояния этой науки:
«Когда построенный корабль выходит в море, то его строитель следит за его качествами с душевным беспокойством и неуверенностью, как будто это был воспитанный и выращенный им зверь, а не им самим обдуманное и исполненное сооружение, которого качества ему должны быть вперед известны в силу самих основ, положенных в составление проекта».
Не лучшее впечатление вынес и Д. И. Менделеев от знакомства с современной ему кораблестроительной наукой. В своей знаменитой книге «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании» он писал:
«Надобно было думать, что в применении к кораблестроению и кораблевождению вопрос разработан с полнотою. Оказалось, что корабли строят и по сих пор ощупью, пользуясь многоразличною практикой, а не расчетом, основанным на теории или опытах сопротивления».
Самым темным и самым важным в то же время вопросом теории корабля был вопрос о поведении корабля при качке. И вот на изучение этого вопроса направил свои силы Алексей Николаевич. Почему корабль иногда «хорошо» держится на волне, а иногда «плохо»? Почему корабль иногда зарывается в волну, причем его винты оголяются, что чрезвычайно вредно отражается и на его ходе и на работе машин? Как должны определяться размеры корабля, при которых он может итти с данной скоростью против тех или иных волн при условии, чтобы размахи судна при качке не превышали известных границ? Какие, наконец, дополнительные усилия возникают в различных частях корабля при качке?
Титульный лист первого издания книги А. Н. Крылова «Теория корабля».
Все эти вопросы оставались без ответа, между тем как теория корабля прежде всего должна была отвечать на эти важнейшие для проектирования корабля вопросы. По сути дела, до трудов Крылова общей теории качки не было. Ее создал русский ученый и тем самым дал решение всех относящихся сюда задач.
О возникновении этих работ сам Алексей Николаевич рассказывает так:
— В 1895 году управляющий Морским министерством адмирал Н. М. Чихачев предложил на разрешение вопрос, какой надо иметь запас глубины под килем корабля, чтобы при килевой качке на волнении корабль не касался дна? Этот вопрос возник при постройке Либавского порта, рассмотрение его было поручено морскому техническому комитету и мне персонально, причем решения требовались независимые одно от другого.
В то время существовала только теория боковой качки корабля, поперечные размеры которого предполагались весьма малыми по сравнению с размерами прямого сечения волны. Эта теория была совершенно неприложима к килевой качке.
Однако вопрос этот был подготовлен Крыловым для его курса. Оставалось только изложить его применительно к данному случаю, и Алексей Николаевич представил свое решение в Главное гидрографическое управление через три дня после получения запроса от управляющего Морским министерством. Адмирал пожелал, чтобы Крылов лично доложил ему это дело.
После доклада у Чихачева Алексей Николаевич доложил о своем исследовании в заседании Технического общества, затем перевел свой доклад на французский язык и послал в Парижскую Академию наук.
Одновременно Алексей Николаевич изложил свой доклад о килевой качке по-английски и отправил его Английскому обществу корабельных инженеров. Доклад был принят, оттиски его приготовлены к очередному годовому собранию общества.
Доклад, читанный самим автором, прошел с большим успехом. Выступавшие в прениях авторитетнейшие члены общества выразили желание, чтобы докладчик рассмотрел и общий вопрос о качке корабля на волнении.
Это общее желание кораблестроителей Крылов исполнил. В 1898 году он был командирован в Лондон для прочтения доклада под заглавием: «Общая теория колебаний корабля на волнении».
Доклад имел еще больший успех и был удостоен редкого отличия — золотой медали Английского общества корабельных инженеров. Оба эти доклада вошли затем в курс Крылова «Теория корабля», читанный им в Морской академии.
Напомним для уяснения всего значения этих работ Крылова, что вопросы качки корабля на волнении занимали мореплавателей в течение целых тысячелетий. Случаи, когда корабли разламывались при килевой качке, были нередки. Много веков искали средств спасения судов от угрожающей качки на волнении. Но искали эти средства не в самом корабле, а вне его, и одним из наиболее рекомендованных было постное масло.
Что постное масло утишает морское волнение на том месте, где оно разлито, говорил еще Плиний Старший, римский ученый, живший в первом веке нашего летосчисления. К этому средству в крайних случаях, как утверждают историки мореплавания, прибегали многие корабли не без успеха.
И еще в 1778 году Берлинская Академия наук в своих записках напечатала сочинение Ашарда «О способе утишать около корабля волнение моря», выдержки из которого были опубликованы и в русских «Академических известиях на 1781 год». В этом сочинении автор, находя несколько преувеличенным мнение мореплавателей об укрощающей волнение силе постного масла, предлагал во время волнения сбрасывать на море бочки или ящики с воздухом, куда бы не проникала вода. Такой груз пустых бочек и ящиков не мог быть обременительным для корабля, но в минуты опасности мог оберечь судно от аварии на волнении. Бочки должно было связывать друг с другом и вести за кораблем, окружая его, в то время как разлитое масло, естественно, относилось от корабля. Как видно по этим наивным приемам, до работ Крылова физическая природа качки корабля на волнении была совершенно темной и все, что предлагалось тут практиками мореплавания и кораблестроения, от постного масла до «цистерн Фрама», шло от чистой эмпирики, без всякой опоры на научное исследование и теоретическое построение.
Классические работы Крылова создали ему мировую славу, и до конца дней своих Алексей Николаевич считался виднейшим теоретиком кораблестроения. Но если теоретик Крылов мог удовлетвориться блестящим решением проблемы, то для инженера Крылова только начиналась пора беспокойства.