Алексей Крылов - Мои воспоминания
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 Колонга 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 10 лет перед тем В. Фрудом, заключающейся 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, согласовалась с действительностью (погрешность в 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 Митчела о теории волнового сопротивления. Я пытался тогда же приложить эту теорию к вычислению волнового сопротивления, но с первых же шагов встретил такие основные гипотезы, общие для большей части положений классической гидродинамики, которые меня сразу оттолкнули от затраты большого труда и времени на обстоятельное изучение статьи Митчела 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. 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 идеальной жидкости и практикой.
В 1909 г., когда я уже был главным инспектором кораблестроения и председателем Морского технического комитета, по моему представлению, ввиду предстоявших 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 Митчела, а проф. Ханович и проф. Павленко показали упрощенные способы производства относящихся сюда числовых расчетов.
Таким образом, результаты испытаний «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.
