Механика от античности до наших дней

Григорьян Ашот Тигранович

Работы А.Н. Крылова по динамике вращательного движения продолговатого снаряда имеют большое теоретическое и практическое значение. Теория устойчивости движения снаряда и кучности стрельбы в значительной степени основывается на этих классических работах.

ТЕОРИЯ КОРАБЛЯ

Наряду с баллистикой другой важной областью прикладной механики, в развитии которой сыграли весьма значительную роль ученые России, является теория корабля. В рассматриваемый период теория корабля разрабатывалась главным образом в Военно-морской академии (ныне Военно-морская академия им. А.Н. Крылова). Основная заслуга в научном обосновании проектирования и строительства кораблей принадлежит А.Н.

Крылову.

Алексей Николаевич Крылов родился 15 августа 1863 г. в Симбирской губернии в семье известного в то время литератора и общественного деятеля. В 1878 г. он поступил в Морское училище в Петербурге, особенно он интересовался механикой, математикой, физикой и химией. В 1884 г., по окончании училища, он был произведен в мичманы и назначен в компасную часть Главного гидрографического управления, где работал под руководством А.П. де Колонга (1839—1901) — выдающегося специалиста по компасному делу. В связи с этим первые теоретические работы и изобретения А.Н. Крылова относились к компасам. Вместе с тем уже в эти годы Крылова заинтересовали работы по кораблестроению, и в 1888 г. он был зачислен слушателем на кораблестроительное отделение Морской академии, которое закончил в 1890 г., после чего начал вести в академии курсы теории корабля. Вскоре он разработал оригинальную теорию килевой качки, которую включил в свой курс теории корабля.

АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ КРЫЛОВ (1863-1945)

Советский математик, механик и кораблестроитель А.Н. Крылов — основоположник теории корабля, автор многих важных работ по теории магнитных и гироскопических компасов, по артиллерии, математике и по истории физико-математических наук

А.Н. Крылов принимал активное участие в создании Петербургского политехнического института и в нем кораблестроительного отделения. Он ввел в институте созданный им курс «Вибрация судов», который впервые начал читать в Морской академии в 1901 г.

В 1900—1908 гг. Крылов заведовал Опытовым бассейном. Работу в бассейне Крылов проводил до начала войны с Японией в тесном сотрудничестве с адмиралом С.О. Макаровым (1848—1904). Приступив к этой работе, Крылов сразу же поставил вопрос о необходимости проведения испытаний всех судов и параллельно с этим испытаний их моделей.

В конце 1900 г. Крылов начал заниматься проблемой непотопляемости судов и составил таблицы непотопляемости броненосца «Петропавловск». В ноябре 1901 г. он представил в Морской технический комитет предложение о необходимости снабжения боевых кораблей таблицами непотопляемости.

Помимо вопроса о непотопляемости судов Крылов занимался вопросами создания оптических прицелов для установки на военных кораблях (с 1904 г.) и бронирования линейных кораблей (с 1905 г.), изучением меткости артиллерийской стрельбы во время качки корабля (с 1906 г.). Будучи главным инспектором кораблестроения и председателем Морского технического комитета (1908—1910), он принимал активное участие в проектировании и постройке первых русских линкоров типа «Севастополь».

Наряду с научной и научно-организационной работой Крылов продолжал и преподавательскую деятельность. Он по-прежнему читал лекции по теории корабля в Морской академии, а с 1900 г. — по дифференциальному и интегральному исчислению. Крылов создал курс «Приближенные вычисления» и в 1906 г. читал его на математическом факультете Петербургского университета.

В 1912 г. Крылов читал в Морской академии курс дифференциальных уравнений математической физики. Из этих курсов сложились две монографии А.Н. Крылова: «Лекции о приближенных вычислениях» (СПб., 1912) и «О некоторых дифференциальных уравнениях математической физики, имеющих приложение в технических вопросах» (СПб., 1913). Обе эти книги неоднократно переиздавались и были долгие годы настольными руководствами многих инженеров и ученых.

В ноябре 1914 г. А.Н. Крылов был

избран членом-корреспондентом Академии наук по разряду физических наук и в этом же году по представлению П.Е. Жуковского — почетным доктором прикладной математики Московского университета. В 1916 г. Крылов был избран действительным членом Академии наук. В это же время он был назначен на должность директора Главной физической обсерватории. В октябре 1917 г. Крылов был назначен директором физической лаборатории, впоследствии — Физического института Академии наук. Мы не касаемся здесь научной и организационной деятельности А.Н. Крылова в советский период, которую он неутомимо продолжал до самой кончины, последовавшей 26 октября 1945 г. А.Н. Крылов был инженером и ученым-механиком и математиком. В его творчестве прекрасно сочетались прикладные интересы с глубоким пониманием исходных принципов классической механики и с удивительным умением интерпретировать и комментировать идеи ее основателей. Однако центральное место в исследованиях Крылова, несомненно, занимают его работы по теории корабля, принесшие ему мировую известность.

Вскоре после первых научных исследований по девиации компаса Крылов начал заниматься весьма широкой проблемой — проблемой теории корабля, которая, как он писал, составляет часть прикладной механики. Задачу о корабле он начал решать в самой общей постановке, вместе с тем ставя целью получить наиболее простое решение, которое было бы пригодно при рассмотрении конкретных задач.

В 1894 г. Крылов опубликовал «Новый метод вычисления элементов подводной части корабля». Здесь он предложил весьма простые и удобные приемы вычисления основных характеристик корабля — плавучести и остойчивости, ставшие общепринятыми в области кораблестроения. Особенно важно исследовать плавучесть и остойчивость при наличии подводных пробоин, такие исследования составляют предмет особого раздела теории корабля — непотопляемости.

Вслед за работами по теории плавучести и остойчивости Крылов занялся исследованиями качки корабля на волнующейся поверхности моря. Вопросами килевой качки, когда движение корабля по курсу перпендикулярно набегающим волнам, он начал заниматься в 1895 г. В этом же году появилась его первая печатная работа по качке корабля.

В 1896 г. Крылов прочитал в Обществе корабельных инженеров в Лондоне доклад на тему «Теория килевой качки корабля на волнении». Он указал, что до настоящего времени теории килевой качки не было, так как предположения, на которых основывается теория боковой качки, разработанная английским ученым В. Фрудом еще в 1871 г., здесь неприменима. Фруд допускал, что размерами корабля по сравнению с расстоянием между соседними гребнями волн можно пренебречь, когда направление движения корабля параллельно гребням. Один из важных вопросов в области килевой качки — вопрос о величине напряжений различных частей корабля, возникающих при качке, пытался решить в 1758 г. Эйлер, однако его идеи были подхвачены лишь через сто лет Э. Ридом, главным инженером Британского флота, знаменитым английским конструктором.

Крылов вначале рассмотрел случай чисто килевой качки корабля, идущего под прямым углом к гребням волн, и вывел уравнения движения корабля. Он предполагал, что на корпус корабля действует гидростатическое давление и профиль волны синусоидальный. При решении этой сложнейшей задачи динамики Крылов использовал достижения своих предшественников в области механики и математики — работы Эйлера о движении твердого тела, Лагранжа — по составлению уравнений движения любой системы в любых координатах, Лапласа — о движении небесных тел, Остроградского — по интегрированию уравнений динамики и пр.

Огромная эрудиция позволила Крылову разработать математическую теорию килевой качки не только при указанных выше предположениях, но и при более общих условиях — когда давление воды гидродинамическое, а профиль волны циклоидальный, и создать общую теорию качки, в которой рассматриваются все виды колебательных движений корабля на волнении. Крылов вывел дифференциальные уравнения для определения колебания корабля на волнении и, пользуясь методами небесной механики, дал решение этих уравнений.