В.Н. Краснов кандидат военно-морских наук, капитан 1 ранга, Е.А. Шитиков кандидат технических наук, лауреат Государственной премии, вице-адмирал
XVIII век был для России и ее флота началом грандиозных научных экспедиций и географических исследований.
В 1719 г. Петр 1 посылает на Дальний Восток выпускников Морской академии геодезистов Ивана Евреинова и Федора Лужина до Камчатки “и далее, куда вам указано”, для описания тамошних мест, “где сошлась Америка с Азией”. Исследователи прошли на ладье многомильный океанский путь и описали 14 Курильских островов.
Федор Соймонов, Карл Верден и Василий Урусов по указанию Петра 1 в 1719-1720гг. произвели съемку берегов Каспийского моря, измеряли его глубины. Так появилась близкая к действительности карта этого моря. Более уточненная карта Каспийского моря составлена позже А.И. Нагаевым и издана в 1796г., в которой учитывались и результаты изысканий капитан-лейтенанта И.В. Токмачева, произведенных в 1764-1765гг. В 1752г. А.И. Нагаев составил “Атлас Балтийского моря”, служивший долгие годы одним из лучших навигационных пособий для географов и судовых штурманов.
За три недели до смерти, в январе 1725г., Петр 1 собственноручно написал инструкцию для экспедиции Витуса Беринга, названной Первой Камчатской. Эта экспедиция продолжалась около пяти лет (1725-1730). Помощники Беринга были лейтенанты А.И. Чириков и М.П. Шпанберг. На построенном в Нижне-Камчатске боте “Св. Гавриил” исследователи обогнули Чукотский нос до широты 67°18', убедившись в существовании пролива между Азией и Америкой и подтвердив еще раз факт открытия пролива Семеном Дежневым в 1648 г. Главный вопрос, стоявший перед экспедицией и занимавший долгое время Петра 1, был разрешен окончательно.
Вторая Камчатская экспедиция продолжалась десять лет (1743-1753). Проект ее был составлен В. Берингом и дополнен Адмиралтейств-коллегией. Эта экспедиция являлась частью Великой Северной экспедиции, имевшей целью исследовать Северный морской путь, побережье Ледовитого океана. Дальнего Востока и Северо-Западной Америки. Она включала несколько отрядов, возглавляемых офицерами флота С.Г.Малыгиным, С.И.Челюскиным, Д.Я. и К.П.Лаптевыми, А.И.Чириковым, М.П.Шпанбергом и другими. Научное руководство экспедицией осуществляла Академия наук. Она разработала подробные инструкции, указала маршруты, снабдила картами, книгами, инструментами и приборами. В результате Великой Северной экспедиции была сделана опись берегов от Белого моря до устья р.Колымы.
Камчатская часть экспедиции во главе с капитан-командором В.Берингом и капитан-лейтенантом А.И.Чириковым имела задание найти путь к северо-западному берегу Америки. С этой целью в Охотске были построены в 1740 г. пакетботы “Св. Петр” и “Св. Павел”. Пакетбот - парусное судно водоизмещением 200-400т., вооруженное несколькими пушками, предназначенное для посыльной службы.
Прозимовав на Камчатке, в Авачинской бухте в 1741г., Беринг и Чириков положили здесь основание Петропавловского порта (назван в честь пакетботов). Летом этого года они вышли в море, направляясь к Америке. В пути пакетботы потеряли друг друга из виду, и в дальнейшем плавания Беринга и Чирикова продолжались самостоятельно.
В. Беринг на “Св. Петре” с командой 71 человек после полуторамесячного плавания подошел к берегам Америки, открыл ряд островов у полуострова Аляска и в Алеутской гряде. На обратном пути, задерживаемый сильными ветрами, с изнуренным голодом и болезнями экипажем Беринг подошел к островам (названными позже Командорскими), принятым им за берега Камчатки. После аварии судна команда “Св. Петра” высадилась на один из островов, где Беринг скончался. Оставшиеся в живых 31 человек во главе со Свеном Вакселем на восстановленном пакетботе прибыли в Петропавловск.
А.И.Чириков на “Св. Павле” впервые заметил берега Америки южнее о-ва Ситхи 16(27) июля 1741г. Посланные к берегу для выбора якорной стоянки и за пресной водой две шлюпки не вернулись к судну. В течение двух недель пакетбот следовал вдоль американского берега и затем “Св. Павел” лег на курс в Петропавловск, куда и прибыли 10 октября, потеряв значительную часть команды. По пути экспедиция Чирикова открыла ряд новых островов из Алеутского архипелага.
Один из отрядов Второй Камчатской экспедиции, возглавляемый М.П.Шпанбергом, прошел на судне вдоль гряды Курильских островов, достигнув берегов Японии.
Находившиеся при Великой Северной экспедиции ученые и студенты Академии наук и Морской академии собрали важные научные сведения о Сибири, Камчатке, ряде островов Тихого океана.
Географические исследования Камчатской экспедиции перевернули существовавшие к тому времени представления о северной части Тихого океана и восточных берегах Сибири. Были открыты многие острова, нанесена на карту линия северо-восточных берегов России, северо-западных берегов Америки, берегов Аляскинского залива. Был открыт для России дальневосточный путь в Америку и Японию. Открытия экспедиции нашли отражение в “Атласе Российском”, изданном в 1745 г. Петербургской академией наук, а также на карте, составленной А.И.Чириковым и И.Ф.Елагиным.
Одно из следствий экспедиции - возникновение в конце XVII в. русских поселений на Алеутских островах, Аляске и северо-западных берегах Америки, земли, которую назвали Русской Америкой. Бурное освоение этих земель относится ко времени плавания в Америку купцов и морехода Г.И. Шелихова в 1784 г. Так, на острове Кадьяк была основана Павловская гавань. Центром Русской Америки стал город Ново-Архангельск (ныне Ситка) на острове Баранова.
В периодических изданиях России тех лет появились публикации с описаниями северо-западной части Американского континента. Например, “Санкт-Петербургские ведомости” поместили на своих страницах серию статей под общим названием “Известия о Калифорнии”. В них подчеркивалось, что эта область Америки является наиболее близкой к России землей по ту сторону Тихого океана.
К 1787г. считались неотъемлемыми права России на территорию северо-западных берегов Америки (севернее 55° широты), достигнутой экспедицией А.И. Чирикова. Именно эти координаты были обозначены в качестве южной границы русских владений в инструкции, разработанной для первой русской кругосветной экспедиции Г.И.Муловского, несостоявшейся из-за его гибели в сражении у о-ва Эланд (1789).
В мае 1765 г. три судна - “Чичагов”, “Панов” и “Бабаев”, названные по фамилиям флотских офицеров, командовавших ими, вышли из Кольского залива с задачей “учинить” поиск морского пути “Северным океаном на Камчатку”. Общее руководство экспедицией Екатерина II возложила на В.Я.Чичагова. Судна имели двойную наружную обшивку, повышающую защищенность ото льда. Исследователям удалось достичь северо-западных берегов Шпицбергена и широты 80°30'. Задача пройти на парусном судне Северным морским путем осталась невыполненной. Однако значение экспедиции Чичагова нельзя преуменьшить, она явилась первой экспедицией в Арктику, оснащенной специальным научным оборудованием и приборами, большей частью сконструированными М.В.Ломоносовым. Она проникла на север до широт, еще не достигнутых предыдущими западноевропейскими экспедициями.
Во второй половине ХУШ в., по настоянию М.В.Ломоносова, была организована экспедиция, возглавляемая капитаном 2 ранга П.К.Креницыным и капитан-лейтенантом М.Д.Левашевым для дальнейшей описи Алеутских островов и берегов Америки. Она проводилась в 1764-1770 гг. и положила начало планомерному и обстоятельному исследованию Алеутской гряды, но в целом оказалась не совсем удачной.
Широкие исследования Русской Америки связываются с деятельностью Российско-Американской компании, в которую объединились в 1798г. все купцы, находившиеся на северо-западных берегах Америки.
Взаимосвязь Петербургской академии наук с флотом, безусловно, не ограничивалась совместной работой ученых и моряков при подготовке и проведении морских научных экспедиций. Велик вклад Российских ученых и в кораблестроительную науку, в научные основы военного и торгового судостроения.
Среди первых действительных членов Петербургской академии наук выдающихся результатов в области физических основ кораблестроения и мореплавания достигли Л.Эйлер и Д.Бернулли. Швейцарец по происхождению, Д.Бернулли восемь лет работал в Петербурге (1725-1733гг.), напечатал много научных трудов. В стенах Петербургской академии наук Бернулли начал исследования основ механики жидкости, закончившиеся капитальным трудом “Гидродинамика, или записки о силах и движениях жидкостей” (1738г.). Он впервые ввел в научный оборот термин “гидродинамика”, став вместе с Эйлером основоположником этой науки, на которой во многом зиждется теория корабля.
В уравнении, названным именем Бернулли, показана зависимость между давлением и скоростью движения жидкости по линии тока с учетом действия сил тяжести. Уравнение представляет собой приложение закона сохранения механической энергии к стационарному движению идеальной жидкости. Значение выявленной им закономерности для судов и технических средств, связанных с жидкой средой, трудно переоценить.
Л.Эйлер был приглашен в Россию по рекомендации Д.Бернулли. - 20 лет он становится членом Петербургской академии наук, оставаясь им в течение 56 лет, вплоть до самой кончины. Им написано в Петербурге в общей сложности около 500 научных работ. В его основополагающем труде “Общие принципы движения жидкостей” (1755г.) приведены дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости. Рассматривая изменения скорости частицы, Эйлер вывел основное уравнение гидродинамики, названное его именем.
В полном собрании сочинений Эйлера научным основам кораблестроения посвящены четыре тома, два из них - труд “Морская наука”. Впервые он был издан в 1749 г. в Петербурге на латинском языке, который тогда считался общепринятым для научных публикаций. Первый том “Морской науки” посвящен сопротивлению, которое испытывает тело при прямолинейном движении в воде. Второй том непосредственно связан с кораблестроением. Об этом говорят названия некоторых глав: “О положении равновесия кораблей”, “О наклоне, который разрешается иметь кораблям”, “О действии руля”, “О действии весел”, “О конструкции мачт” и др. Труд “Морская наука” выполнен Эйлером по заданию Петербургской академии наук. Недаром впоследствии академик А.Н.Крылов писал, что теория корабля зародилась в нашей Академии наук. Эйлер понимает, что труд по вопросам кораблестроения несколько академичен и сложен для тогдашних кораблестроителей, и решает изложить его содержание в более популярной форме и в одной книге под названием “Теория корабля” (1773г.). Новая книга, написанная на французском языке, сразу получила всемирное признание и оказала реальное влияние на проектирование кораблей. Ее перевод на русский язык и дополнения сделал член Петербургской академии наук М.Е.Головин, назвав труд так: “Полное умозрение строения вождения кораблей” (1778 г.). В последней редакции книги три части: о равновесии корабля, на одном месте стоящем; о сопротивлении, которому плывущие по воде корабли подвергаются, и о действии руля; об оснастке и о вождении кораблей.
Главным вкладом Эйлера в теорию корабля явилось учение об остойчивости. Метацентрическое уравнение статической остойчивости при малых углах крена практически без изменений дошло до наших дней.
В ХУШ в. кораблестроительная наука была еще единой, не делившейся на отдельные научные дисциплины, поэтому Эйлер занимался и проблемами прочности корабельных конструкций. Он впервые написал сочинение, полностью посвященное этому вопросу и имеющее весьма длинное название: “Исследование усилий, которым подвергаются все части корабля при бортовой и килевой качке, и наилучший способ создания при их сборке прочности, необходимой для сопротивления этим усилиям, без вреда для положительных качеств судна”. В нем Эйлер последовательно рассматривает усилия, действующие на корабль при отсутствии волнения, при бортовой и продольной качке. Анализируя внешние силы, действующие на корабль при продольной качке, Эйлер использует понятие изгибающего момента как меры изгиба корпуса, показывает подходы к расчету корпуса как балки, доказывает, что основные деформации корпуса происходят именно от его общего изгиба. По существу, при деревянном кораблестроении не было методов расчета продольной прочности корпуса. Судостроители опирались на опыт.
Идеи Эйлера оказались весьма важными для создания расчетных методик уже при строительстве металлических кораблей, длина которых значительно возросла. Вместе с тем в указанной работе были изложены результаты исследований и рекомендации, сразу вошедшие в практику. В частности, в ней предлагалась методика определения критической нагрузки для сжатого стержня, при которой он теряет устойчивость. Эта критическая нагрузка до сих пор носит имя ученого. В своей научной деятельности Эйлер неоднократно возвращается к области кораблестроения, к теории и строительной механике корабля.
Оценивая деятельность первого поколения ученых Петербургской академии наук, академик С.И.Вавилов поставил в один ряд Петра 1, Эйлера и Ломоносова, назвав их “добрыми гениями нашей Академии”.
М.В.Ломоносов был хорошо знаком с морским делом. Еще юношей в течение почти десяти лет он с отцом на небольшом суденышке “Св. Архангел Михаил” выходил в море на промысел. Став ученым, Ломоносов не раз возвращался к проблемам мореплавания. Так, он перевел с латинского на русский язык письмо Эйлера, предназначенное для публикации в качестве предисловия к упомянутой книге “Морская наука”. По просьбе Адмиралтейств-коллегий Ломоносов редактировал переводные книги по кораблестроению.
Заботясь о флоте и безопасности плавания, Ломоносов считал мореплавание делом важным, “однако до сего времени оно производится почти одною практикой”. Он отмечает, что на мысль заняться “ученым мореплаванием” его навел царь Петр, который указывал, что “кораблей построить и безопасно пустить в море без вспоможения наук невозможно”. Решение проблемы улучшения кораблевождения Ломоносов видел во внедрении новейших астрономических методов определения места судна в море, а также в повышении точности счисления пути. В 1754г. Михаил Васильевич предложил ряд тем для докладов на собрании Академии наук, касающихся мореплавания, в частности, темы: “Способы, как вернее определить ход корабельный и всякого мореплавателя путь употреблять с большим приращением знания в мореплавании”, “О способе точного измерения курса корабля в море” и др. В 1759г. Ломоносов в докладе “Рассуждение о большей точности морского пути”, прочитанном на собрании Академии наук, проанализировал состояние морской навигации и рекомендовал более надежные способы инструментального обеспечения определения места и счисления пути корабля в море. Академик предложил конструкции оптического инструмента с искусственным горизонтом, самопишущего компаса, механического лага вертушечного типа, барометра и других приборов для корабля. Ломоносову принадлежит приоритет изобретения корабельного хронометра с четырьмя пружинами, которые заводились в разное время и тем самым выравнивали суммарную упругость пружин. Употреблявшиеся на кораблях песочные часы он тоже усовершенствовал, сделав их более точными. Для упрощения изготовления морских квадрантов и повышения точности наблюдения рекомендовал заменить стеклянные зеркала металлическими. К сожалению, большинство рекомендаций ученого в то время не было реализовано на флоте.
М.В.Ломоносову принадлежит идея организовать специализированное научное учреждение - Мореходную академию, - которое должно состоять из людей, сведущих в математике и особенно в астрономии, географии и механике, и имело бы своей особой задачей “новыми спасительными изобретениями” увеличить безопасность мореплавания. К первоочередным задачам Мореходной академии он отнес:
изучение магнитной теории, особенно магнитного наклонения и склонения;
исследование истинной причины морских течений;
введение истинной науки об атмосферных изменениях, которая позволяла бы предвидеть погоду, а особенно ветры. Все поставленные вопросы касались практики мореплавания.
М.В.Ломоносова, как помора, интересовали, прежде всего, плавания в северных широтах, которым он посвятил работу “Краткое описание разных путешествий по Северным морям и показание возможного проходу Сибирским океаном в Восточную Индию” (1763 г.). Ученый обобщил имевшиеся исследовательские материалы и опыт плавания российских поморов, дал классификацию полярных льдов и показал динамику их дрейфа. Вместе с тем он признавал недостаточность знания Российского севера и настаивал на обследовании центра Ледовитого океана.
В последние годы жизни М.В.Ломоносов занимался подготовкой высокоширотной экспедиции для поиска возможной трассы Северного морского пути. Он написал подробную инструкцию руководителю уже упомянутой экспедиции В.Я.Чичагову, сделал доклад на Адмиралтейств-коллегий, взял на себя заботу по снабжению экспедиции научными приборами и инструментом, который изготовлялся в мастерских Академии наук и Адмиралтейства. Кроме того, он организовал занятия штурманов по астрономии.
Из академических ученых XVIII в. в России в той или иной мере занимались морской тематикой электротехник Г.В.Рихман, химик Т.И.Ловиц, физик Х.Г.Кратценштейн, математики С.К.Котельников, Н.И.Фус.
В частности, академик Г.В.Рихман в статье “О Орфирейском плавании под водой...” (1741г.), основываясь на законах гидростатики, сделал сравнение гребного подводного судна из дерева и кожи с металлическим судном. Эта статья практического значения не имела, но важно отметить научный подход к проблеме. Т.И.Ловиц предложил способ очистки испортившейся пресной воды с помощью угля, который нашел затем широкое применение на кораблях, совершавших длительные плавания. Х.Г.Кратценштейн исследовал влияние судового железа на показания корабельного магнитного компаса.
В свою очередь, ученые-моряки также сделали достойный вклад в российскую науку. Так, например, выпускником Морской академии Н.Г. Кургановым были написаны для академии учебники по арифметике, географии и геометрии, выдержавшие несколько изданий. Широкую известность Курганову принес созданный им учебник по русскому языку, издававшийся (с дополнениями) более десяти раз. Курганов перевел с французского серию книг по военно-морской тематике, часто внося в них собственные разделы.
Научные изыскания офицеров флота в ХУШ в., связанные с географическими исследованиями и гидрографическими работами по описанию омывающих Россию морей, расширялись, создавая морскую географию государства.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.navy.ru/