Автор неизвестен
Научно-популярные статьи о технике
Научно-популярные статьи о технике
* В.Мейеров. Инженер *
Лиловый, золотой, багряный
Если бы английский химик Уильям Перкин жил на несколько десятилетий позже, он бы даже и не пытался получить противомалярийный препарат хинин из анилина. В 1856 году органическая химия как наука была еще слишком слабо развита, чтобы ученый мог понять нереальность своей затеи. Он упорно проводил опыт за опытом, получая вместо хинина густую черную массу, очень похожую на деготь. Каково же было его удивление, когда из этой смолы удалось выделить вещество красивого лилового цвета. Без особой надежды на успех этим веществом попробовали покрасить шелк - и с тех пор имя ученого навсегда вошло в историю химии. Он открыл один из первых искусственных красителей - мовеин. Несмотря на юный возраст - в момент открытия ему было всего 18 лет, Перкин был человеком решительным, предприимчивым. В течение двух лет он организовал завод по производству мовеина. С этого времени берет свое начало эра искусственных (или, как их называют, синтетических) красителей.
Паруса Клеопатры
До тех пор люди применяли только природные красящие вещества. Добывать их научились еще в Древнем Египте. Кампешевое дерево и корни марены, сок акации и ягоды черники, цветы шафрана и резеды - вот что было источником красителей. Даже из высушенных тел насекомых кошенили получали красивый алый краситель кармин.
Знаменитый красный краситель древности - античный пурпур добывали из специальных желез особых морских моллюсков - багрянок. Доставался он очень дорогой ценой. Чтобы получить всего один грамм красителя, надо было достать из морских глубин несколько десятков тысяч раковин. Зато и ценился пурпур буквально на вес золота. Знаменитый оратор и политический деятель Цицерон, занимавший должность первого консула, носил дважды окрашенные пурпуром одежды в честь признания его выдающихся заслуг. А легендарная египетская царица Клеопатра, огромные богатства которой давали ей право на самые безрассудные поступки, в один прекрасный день приказала выкрасить пурпуром паруса своих кораблей. Один такой парус стоил увесистого золотого слитка.
История красителей хранит много интересных событий, порой курьезных, а порой и драматических. В средние века между Италией и Швейцарией даже разразилась настоящая война из-за нескольких десятков килограммов красителя шафрана.
Богата событиями история индиго - "короля" красителей. С древних пор его добывали из стеблей и листьев растения индигоферы, произрастающего в тропических странах Азии. В Европу индиго в VIII веке завезли арабские купцы, но против него дружно восстали европейские красильщики. Они красили ткани в синий цвет соком растения вайды, часто встречавшегося но берегам рек, и заморский краситель был им не нужен. В германских городах индиго при поддержке церкви объявили "новоизобретенной мошеннической едкой и разрушительной краской, называемой также дьявольской краской". Кое-где красильщики вынуждены были ежегодно давать обет не применять индиго под угрозой смертной казни. Но, несмотря на препятствия, король красителей со временем занял подобающее ему место. А в конце прошлого века вокруг индиго вновь разгорелись страсти. Немецкий химик Адольф Байер после упорных пятнадцатилетних исследований установил строение индиго и в 1882 году получил его искусственным путем. Поначалу синтетический индиго был дорогим, но уже в первые годы нашего столетия искусственный краситель стал почти в три раза дешевле натурального. Потерпевшие крах торговцы природным индиго пытались было опять с помощью церкви обрушиться теперь уже на синтетический краситель. Но проклятьями прогресса науки не остановишь. А индиго производится в больших количествах и по сей день. Особенно высоким спросом он пользуется в последнее десятилетие как лучший краситель для джинсовых тканей.
"Я раскрашу целый свет..."
В относительно короткое время синтетические красители практически полностью вытеснили натуральные. Число их росло очень быстро и сейчас значительно превышает 10 тысяч. По своим свойствам они превосходят природные, стоят значительно дешевле, да и получать их гораздо проще. Основным сырьем для производства красителей служат продукты переработки нефти и коксования каменного угля. Исторически первые синтетические красители были получены из анилина, и со временем за ними так и осталось название анилиновых, а отрасль химической промышленности, выпускающая красители, называется анилинокрасочной.
Все, что надето на вас, вплоть до пуговиц и шнурков ботинок окрашено синтетическими красителями. А что окружает вас в квартире? Мебель, шторы на окнах и обои на стенах, всевозможные изделия из пластмасс, кожаные и резиновые вещи, детские игрушки - цвет всем этим столь разным предметам тоже дают синтетические красители. Благодаря им мы смотрим цветные кинофильмы, читаем книги и журналы с яркими иллюстрациями, пишем шариковыми ручками и фломастерами всех цветов.
Как видите, окрашивать приходится очень разные по своим свойствам материалы. И каждый материал требует особенных, только для него пригодных методов крашения.
А для того чтобы покрасить кожу, нужна сложная предварительная обработка. Сначала кожу несколько дней выдерживают в растворе извести в смеси с сернистым натрием для удаления волосяного покрова. После этого специальным составом производят ее обеззоливанне и смягчение. Потом кожу дубят, чтобы она стала прочной и пластичной, приобрела водоотталкивающие и противогнилостные свойства. Только после этого кожу красят в нужный цвет.
Очень интересно происходит процесс крашения изделий из анодированного алюминия. Сначала собирают электрическую цепь, в которой окрашиваемая алюминиевая пластинка служит анодом. Анод и катод опускают в разбавленную серную кислоту и начинают пропускать определенной силы электрический ток. При этом на поверхности алюминия образуется окисная пленка, которая легко окрашивается красителями. После крашения проводят процесс электрохимической полировки, в результате которого пленка затягивается и в дальнейшем не подвергается внешним воздействиям.
Большинство производимых красителей идет в текстильную промышленность для крашения тканей. При этом для различных тканей нужны разные красители: одними красят шерсть, другими хлопчатобумажные ткани, третьими - ткани из различных синтетических волокон. Но ко всем этим красителям предъявляется одно и то же требование - давать окраску не только красивую, но и прочную. А это значит, что окраска не должна выгорать на солнце и портиться при глажении ткани утюгом, линять при стирке и оставлять следы при трении на белой ткани. Значит, краситель должен быть прочно связан с тканью. Большинство красителей удерживается на ткани за счет сил притяжения между их молекулами и волокнами ткани. Если эти силы окажутся недостаточно прочными, то окраска будет линять при стирке или во время дождя. Гораздо более прочную окраску дают недавно открытые активные красители. В их молекулах есть активная группа, которая при крашении отщепляется. При этом между красителем и волокном ткани возникает прочная химическая связь.
Для получения тканей с рисунком применяют специальные печатные машины. Способ нанесения рисунка зависит от его особенностей. Допустим, нужна ткань с таким рисунком - по белому полю разбросаны синие цветы. Окраску получают при помощи прямой печати, нанося рисунок на белую ткань. А если необходима обратная картина - белые цветы на синем фоне? В этом случае берут уже окрашенную однотонную синюю ткань и специальным составом вытравляют на ней рисунок. Вытравной состав может содержать краситель какого-нибудь другого цвета, например желтый. Тогда мы получим синюю ткань с желтыми цветами. Для получения более сложных узоров применяют резервную печать. Определенные участки на ткани предварительно покрывают резервирующим веществом, и при нанесении красителя они уже не окрашиваются. Совсем недавно появился еще один интересный способ получения сложного узора на ткани переводная печать. Рисунок получают почти так же, как на детских переводных картинках. Сначала он наносится на бумагу, потом в определенных условиях бумагу совмещают с тканью - и краситель переходит на ткань. Так можно получить многоцветный и очень тонкий рисунок, мало чем уступающий книжным иллюстрациям.
Крашение тканей относится к древнейшим ремеслам человека. Издавна оно считалось "черным" ремеслом. Проводили крашение в открытых чанах, неприятный запах от которых разносился на десятки метров от красилен. Во многих городах красильщиков вообще изгоняли куда-нибудь подальше от жилья. Резко изменилась эта картина в наши дни. Современные текстильные фабрики - это хорошо оснащенные различным технологическим оборудованием предприятия. На многих из них применяются автоматизированные методы непрерывного крашения и печатания тканей. Ничто уже не напоминает о прежнем "черном" ремесле.
До сих пор разговор шел только о цветных красителях. Но ведь наряду с цветными нужны и белые ткани, белая бумага. Для придания белым материалам еще большей белизны в последнее время все тире применяются оптические отбеливатели, или белофоры. С какой целью они понадобились? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вспомним, что такое белый цвет. Любое тело кажется нам белым только тогда, когда оно не поглощает лучей видимой части света, а только отражает их. Если же тело поглощает хотя бы какие-нибудь видимые лучи, то оно кажется нам окрашенным. Цвет его будет зависеть от того, какие именно лучи оно поглощает. Вы, наверное, обращали внимание на то, что белая бумага, долго находившаяся на солнце, приобретает желтоватый оттенок. Это происходит потому, что под действием солнечного света в структуре бумаги происходят изменения, и она частично начинает поглощать видимые синие лучи. То же самое происходит и с белым бельем после стирки. Вот тут-то и придут на помощь белофоры! По своему строению это обычные красители. Но молекулы их обладают очень интересным свойством. Очи поглощают невидимые глазом ультрафиолетовые лучи и преобразуют их в лучи видимые. И как раз в такие, поглощение которых вызывает пожелтение белой ткани или бумаги. Таким образом, обработка белого материала оптическим отбеливателем предотвращает появление у него неприятного желтого оттенка. Да и сам материал после такой обработки будет выглядеть значительно белее, чем он есть на самом деле.
С заданными свойствами
В народной медицине с давних пор многие природные красители применяли как лекарства. Красной червленью лечили коклюш у детей и заболевания почек у взрослых. Другие красители помогали при головной боли, болезнях сердца, бессоннице. Вскоре после того, как были открыты синтетические красители, оказалось, что многие из них тоже обладают лекарственным действием. Сейчас красители применяются в таких различных областях медицины, как лечение малярии и кожных заболеваний, для остановки кровотечений и дезинфекции. Кому из нас в детстве не мазали зеленкой разбитые коленки!
В последние годы химики, заняты поиском таких красителей, которые одновременно сочетали бы в себе лекарственные или другие полезные свойства с красящей способностью. Несколько таких красителей с заданными свойствами уже получено.
Шерстяные и хлопчатобумажные ткани, оказывается, имеют злейших врагов. Это различные микроорганизмы, плесневые грибки и бактерии. При попадании на ткань они могут быстро размножаться, отчего ткань приходит в негодность - гниет, теряет прочность. Этот приносящий огромный вред процесс по аналогии с коррозией металлов называется биологической коррозией. Особенно страдают от нее ткани, находящиеся в тропических условиях при высокой температуре и влажности воздуха, то есть в самых благоприятных условиях для размножения микроорганизмов. Для защиты от биологической коррозии ткани пропитывают специальными антимикробными препаратами. Однако такая пропитка часто связана с рядом неудобств. Гораздо выгоднее и удобнее применять красители, обладающие биозащитными свойствами. Два процесса - крашение и антимикробная пропитка - совмещаются в один. Биозащитные красители для шерстяных тканей промышленностью уже производятся. Не за горами и выпуск таких красителей для хлопчатобумажных тканей, которые подвержены биологической коррозии в гораздо большей степени.
Представьте себе, что ступавшей на пол спички начался пожар. Огонь мгновенно поднялся по шторам - и вот уже вся комната объята пламенем. Быстро погасить такой пожар очень трудно. По скоро на помощь пожарным придут такие красители, которые замедлят время горения ткани с нескольких секунд до нескольких минут. При пожаре, где все решают мгновения, это очень важно.
Получены красители и с другими интересными свойствами. Например, в некоторых оптических приборах применяются красители, изменяющие свой цвет в зависимости от освещенности. Другие красители-хамелеоны очень чувствительны к изменению температуры. Их используют в технике там, где нужно постоянно контролировать температуру, а термометр установить невозможно. Красители находят применение в лазерной и копировально-множительной технике и даже при океанологических исследованиях. Так, загадка теплого атлантического течения Гольфстрим была решена во многом благодаря очень яркому красителю флуоресцину.
А что же стало с природными красителями? Сейчас о них мало кто вспоминает. Правда, природные красители применяются в пищевой промышленности. Так как они абсолютно безвредны для человека, ими подкрашивают оболочки для сыров, кондитерские изделия, ликеры и фруктовые воды.
* Вода - беда, вода - спасение *
Классические труды по теории корабля, теории магнитных и
гироскопических компасов, таблицы непотопляемости судов,
работы по строительной механике кораблей... Все это научное
наследие выдающегося ученого академика Алексея Николаевича
Крылова, впервые превратившего кораблестроение в точную,
математическую науку.
В этом году исполняется сто двадцать лет со дня рождения
великого кораблестроителя и математика. Предлагаем читателям
одну из глав книги В. Липилина о А.Н. Крылове, готовящейся к
выходу в издательстве "Молодая гвардия" в серии "Жизнь
замечательных людей". Большое внимание в главе уделяется
творческому содружеству А.Н. Крылова с другим выдающимся
русским ученым и флотоводцем, адмиралом Степаном Осиповичем
Макаровым.
С осени 1891 года Крылов, штабс-капитан по Адмиралтейству, стал полноправным преподавателем в двух ипостасях. В первой он учил кадет и гардемаринов, давая им познания по плоской и сферической тригонометрии, начертательной и аналитической геометрии, дифференциальному и интегральному исчислению. Слушателям академии он читал курс теории корабля и вел практические занятия по математике.
Не за горами было и утверждение в профессорском звании, оно подтверждалось и практическими работами, и ценными теоретическими трудами. Но и самому претенденту, и специалистам-ученым было очевидно, что занятие кафедры - далеко не предел.
Научно-технические интересы Крылова конкретизировались; ученый, в частности, приступил к исследованиям, чтобы ответить на вопросы: чем вызывается опасный размах качки корабля, какие параметры тех или иных частей корабля наиболее подходящи для его жизнеобеспечения, как действует качка, боковая и килевая, на его части и, наконец, что есть качка во всех ее технических аспектах?
Из этих и многих других ответов на жизненно важные вопросы рождалась неумирающая крыловская "Теория корабля". Рождалась стремительно, поражая единством теории и практики, прямой зависимостью создания корабля от математики, то есть утверждая кораблестроение как точную науку. Свойства и качества корабля, все без исключения, должны рассматриваться и определяться при его проектировании. Какие же прежде всего?
Плавучесть, то есть способность корабля находиться на воде; остойчивость - способность вернуться из критического положения, вызываемого какими-либо силами, в состояние равновесия на волне; маневренность или поворотливость, то есть способность изменять курс по повороту руля; ходкость - способность идти с заданной скоростью; килевая качка - раскачивание с носа на корму; бортовая качка, то есть переваливание корабля с борта на борт.
Какие явления происходят при волнении на воде в корпусе корабля?
При килевой качке нос корабля как бы зарывается в надвинувшуюся волну, корма же, напротив, оголяется, что приводит к потери скорости, не говоря уж о том, что весь корпус испытывает огромное напряжение, что не раз приводило к переламыванию корабля пополам. Совершенно очевидно, что чем меньше качка, тем жизнеобеспеченнее и боеспособнее корабль. Следовательно, в каждом отдельном случае надлежит в точном соответствии с воздействием качки находить длину, высоту и ширину корпуса корабля, его форму в неразрывной привязке этих параметров к скорости, положению корпуса относительно волн, точкам размещения груза по всей площади корабля.
Нельзя сказать, что перечисленные положения, каждое в отдельности, не исследовались русскими или иностранными учеными и практиками морского дела. Например, англичанин Фруд еще в 1861 году, за два года до рождения Крылова, разработал теорию боковой качки, рассматривая ее вне совокупности всех других факторов, влияющих на корабль.
В 1895 году, через год после выхода в свет записок Крылова "Теория мореходных качеств корабля", принесших автору мировую известность, командир яхты "Полярная звезда", нарушая приказ, не вошел по каналу в Либавский порт. Непростое это дело - невыполнение приказа, почти всегда, даже при самых объективных причинах оно наказуемо. Но в Либавском порту яхта должна была принять не простой груз, а самого нового самодержца России Николая Второго.
Объясняя столь невероятное ослушание, командир яхты ссылался на свой и чужой опыт, подсказывающий, что при данной осадке корабля, глубине воды и размере набегающей волны корабли плотно садились на дно.
На запрос министра А.Н. Крылов через три дня кратко ответил: "Командир яхты "Полярная звезда" прав". И представил необходимые случаю пояснения и расчеты.
Но если важная работа Крылова интересовала министерство главным образом с точки зрения виновности или правомочности действий капитана "Полярной звезды", то английское Общество корабельных инженеров она привлекла актуальностью. В ней таились ответы на вопросы, почему корабли переламываются, опрокидываются, почему они в определенные, особенно критические моменты становятся неуправляемыми, необузданными, как дикие мустанги.
Общество пригласило русского ученого Крылова прочесть доклад о килевой качке на своем ежегодном заседании. Русский штабс-капитан поразил англичан истинно лондонским произношением - Крылов читал свой доклад по-английски. От внимания аудитории не ускользнул ни один из уверенных жестов докладчика, ни один из оборотов типично английского юмора, вводимых Крыловым для общего колорита в специальный текст. От природы сдержанные англичане, забыв о своем приоритете в судостроении, аплодировали гостю, единогласно избрали его иностранным членом общества, что случалось очень редко.
В конце марта 1898 года Крылов вновь приехал в Лондон. На этот раз доклад обществу "Общая теория колебаний корабля" вызвал не только восхищение: автору за него присуждена была золотая медаль. Всего за время существования общества золотой медали было удостоено лишь шесть человек, иностранцев среди них не было.
Возвращаясь из второй лондонской командировки, он в конце апреля 1898 года посетил Берлинскую техническую школу, в которой его внимание привлек кораблестроительный отдел, постановка в нем преподавания. По глубокому убеждению Крылова, России пора было готовить собственных инженеров-кораблестроителей.
В Петербурге Крылов представил по начальству обстоятельную докладную записку о подготовке инженеров - кораблестроителей. Записке был дан ход, она достигла сразу трех министров - морского, финансов и просвещения. Уже через год состоялось совещание, положившее начало учреждению Петербургского политехнического института. В составе нового высшего учебного заведения образован, конечно, и кораблестроительный факультет.
Совершенно естественно, что такой человек, как адмирал С.О. Макаров, обладающий схожими с Крыловым качествами, не мог пройти мимо него. Как и наоборот - не мог Крылов не искать поддержку у Макарова. Состоя главным инспектором морской артиллерии, адмирал по долгу службы рассматривал представленную к его заключению документацию на прибор для автоматической стрельбы на море. Автор прибора, а им был капитан Крылов, привлек внимание не только оригинально простым изготовлением нужного и ценного морским артиллеристам приспособления, но и необычностью письменного изложения своего предложения.
Таким образом, заочное знакомство адмирала Макарова и капитана Крылова состоялось в 1894 году. В это время Степан Осипович вынашивал мысль о покорении Северного Ледовитого океана, создавал проект первого в мире ледокола, на котором намеревался пройти в вечных неприступных льдах. "Ни одна нация, - писал С.О. Макаров, - не заинтересована в ледоколах столько, сколько Россия. - И, развивая свое утверждение, прибегал к образности: - Если сравнить Россию со зданием, то нельзя не признать, что фасад его выходит на Ледовитый океан".
Они встретились и поняли, что эта встреча продиктована судьбой русского флота, которому они оба преданы всей душой.
Со стороны, особенно не моряку, наверное, забавно было смотреть, как маститый адмирал и вошедший в пору возмужания капитан, что-то возбужденно обсуждая, доказывая друг другу, по-мальчишечьи запускали в бассейне кораблик. Наконец, запустив, зачарованно, как могло показаться, тоже по-мальчишечьи, следили за его плаванием и в особенности за теми моментами, когда кораблик, порыскав, опрокидывался и тонул.
Еще за 20 лет до знаменательной встречи, когда Алексей Крылов, восхищенный подвигами русских моряков на Черном море, лишь готовился поступить в Морское училище, Макаров выступил в "Морском сборнике" со своей теорией непотопляемости судов. Суть теории была проста, но чрезвычайно необычна и потому, наверное, при первоначальном ознакомлении вызывала чувство протеста. В самом деле, столько, сколько существует корабль, в случае внезапного затопления его спасали откачкой хлынувшей воды. От нее освобождались по-разному - черпали руками, ковшами, специальными манерками, ведрами, наконец, помпами. И вдруг боевой офицер, занявшийся этой насущной проблемой, во всеуслышание говорит; нужно не бороться с водой, откачивая ее, а немедленно брать в союзники.
Немело эпитетов было произнесено в адрес автора "безумной теории", хотя она и подкреплялась убедительными расчетами, полученными в результате как опытов, так и непосредственным участием Макарова в спасении кораблей, например, канонерской лодки "Русалка". Пробоина размером в квадратный метр, доказывал ученый-флотоводец, при осадке корабля на 5 метров принимает более тридцати тысяч тонн воды в час. А какая ее масса хлынет в пробоину в два раза, в несколько раз большую? Мыслимо ли откачать этот водопад малосильной помпой - "лягушкой" или даже мощным насосом?
Допустим даже, что переборки в терпящем бедствие корабле достаточно прочны и способны сдержать напор водяной стихии, не допустить ее в другие отсеки, что произойдет тогда? В лучшем случае корабль окажется в беспомощном положении, лежащим на боку, в худшем же, что происходит чаще, - корабль, теряя остойчивость, переворачивается вверх килем и гибнет.
Но что, если немедленно затопить отсек, расположенный по диагонали, противоположной пострадавшему, не очевидно ли, что корабль, сохранив равновесие, лишь глубже осядет в воду? При таком состоянии корабль, во-первых, сохранит боеспособность, а во-вторых, если это будет необходимым, он будет способен добраться до порта собственным ходом.
Переубеждая скептиков, ломая лед равнодушия и чиновничью рутину, неистовый моряк Макаров привлек наконец к своей теории и практическим опытам внимание широкой прогрессивной общественности России. Одним из его деятельных союзников стал Д.И. Менделеев. 12 марта 1897 года, когда адмирал Макаров закончил чтение доклада о необходимости освоения Северного Ледовитого океана и строительства ледокола для этого, первым зааплодировал великий русский ученый. Его аплодисменты поддержали другие ученые, инженеры, писатели, моряки и даже высокопоставленные правительственные чиновники, присутствовавшие в конференц-зале Российской академии наук. Вопрос о ледоколе "Ермак" - детище Макарова - был предрешен.
При поддержке Менделеева было осуществлено и строительство "Опытового бассейна" - прообраза современных НИИ. В этом Макаров и Менделеев действовали уже единым фронтом. Казначейство отпустило великому ученому полтора миллиона рублей на разработки по получению русского бездымного пороха. Блестяще и остроумно решив задание, Менделеев затратил на его выполнение третью часть, оставшийся же миллион он рекомендовал морскому министерству на строительство "Опытового бассейна" и закупку оборудования на него.
При столь авторитетном проталкивании через два года бассейн был введен в строй в районе так называемой петербургской Новой Голландии, между Николаевским мостом через Неву и Флотским экипажем у Поцелуева моста на Мойке. Это сооружение было в 120 метров длиною, 6,7 метра шириною и 3 метра глубиною при емкости в 2500 кубических метров воды. Своеобразным аналогом такому бассейну может быть аэродинамическая труба с той лишь разницей, конечно, что в бассейне испытываются силы воздействия не на модели самолетов, а на модели кораблей.
Одним из рабочих и весьма показательных моментов в "Опытовом бассейне" была лекция адмирала Макарова для командного состава Балтийского флота. В своем докладе Степан Осипович, в частности, подробно разобрал причины гибели английского броненосца "Виктория", модель которого находилась в бассейне. Броненосец затонул, получив ничтожную пробоину в носу. Отметив, что на "Виктории" никто, даже адмирал, не придал роковой пробоине надлежащего значения, он утверждал, что, будь на броненосце по команде адмирала затоплены и кормовые отсеки, трагедии бы не произошло. Произнося эти слова, адмирал Макаров вместе со слушателями подошел к борту бассейна, у которого стояла модель броненосца. Освободив ее от швартовых, адмирал снял и пластырь с имитированной пробоины в носовой части модели. Производя эти действия, адмирал говорил:
- Вот нос раненого корабля чуть-чуть покрылся водой...
Далее за адмирала красноречиво досказала сама модель: нос ее рыскнул в воду, "Виктория" опрокинулась вверх килем и в считанные секунды достигла дна.
- Воистину лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, задумчиво произнес капитан Крылов, присутствовавший на лекции.
Эффект и в самом деле был поразительным. Адмирал Макаров решил повторить опыт, так сказать, в развернутом виде. Модель извлекли со дна, освободили от воды, подвели имитационный пластырь.
Когда Степан Осипович этот пластырь снял вновь и немедленно наполнил водой кормовые отсеки, модель, осев, уверенно продолжала держаться на водной поверхности бассейна.
Идеи Макарова захватили Крылова, его инженерная фантазия развила их дальше, увязывая непотопляемость со всем корабельным комплексом. Ему виделись корабли, спасаемые из самых безнадежных положений. Он увлечен идеей и подкрепляет ее многими техническими обоснованиями. В них как основа - математика. Тому прямая необходимость: корабельный трюм разделен на десятки и даже сотни отсеков, не так-то просто командиру принять решение, какой из них следует затопить, чтобы удержать корабль на воде.
Приказом по морскому ведомству от 1 января 1900 года капитан по Адмиралтейству профессор Морской академии Крылов назначался и.о. заведующего "Опытового бассейна". Весьма примечательно, что тем же приказом вице-адмирал Макаров был назначен главным командиром крепости и военным губернатором города Кронштадта.
Сразу после назначения Макаров пишет Крылову: "Вы в это живое дело внесете правильные основания, и работы бассейна потеряют их теперешний случайный характер".
Теперь в "кораблики" заиграли офицеры - слушатели Морской академии, потому что деятельный профессор Крылов видел в этой игре крайне необходимое любому моряку продолжение теории корабля. Новая морская дисциплина потребовала от своего основателя немалых усилий. Именно с этих пор его деятельность отчетливо разграничивается на две взаимосвязанные части. Теоретическую он ведет в академии, научно-техническую осуществляет в "Опытовом бассейне", на модели отрабатывая максимально возможное количество вариантов повреждений корабля. При этом учитывался крен корабля и производился расчет, какие отсеки в каждом конкретном случае следует затоплять. Из этой тщательной проверки, кажется, сама по себе возникла мысль о создании таблиц непотопляемости для каждого корабля в отдельности с учетом его особенностей. В сложнейшей ситуации командиру не придется тратить время на прикидку и расчеты, достаточно будет взглянуть на таблицы, чтобы определить отсеки затопления.
Адмирал Макаров очень доволен техническим обоснованием и вообще развитием его идей - работа, по его мнению, перешла в надежные и крепкие руки.
* В.Мейеров. Инженер *
Лиловый, золотой, багряный
Если бы английский химик Уильям Перкин жил на несколько десятилетий позже, он бы даже и не пытался получить противомалярийный препарат хинин из анилина. В 1856 году органическая химия как наука была еще слишком слабо развита, чтобы ученый мог понять нереальность своей затеи. Он упорно проводил опыт за опытом, получая вместо хинина густую черную массу, очень похожую на деготь. Каково же было его удивление, когда из этой смолы удалось выделить вещество красивого лилового цвета. Без особой надежды на успех этим веществом попробовали покрасить шелк - и с тех пор имя ученого навсегда вошло в историю химии. Он открыл один из первых искусственных красителей - мовеин. Несмотря на юный возраст - в момент открытия ему было всего 18 лет, Перкин был человеком решительным, предприимчивым. В течение двух лет он организовал завод по производству мовеина. С этого времени берет свое начало эра искусственных (или, как их называют, синтетических) красителей.
Паруса Клеопатры
До тех пор люди применяли только природные красящие вещества. Добывать их научились еще в Древнем Египте. Кампешевое дерево и корни марены, сок акации и ягоды черники, цветы шафрана и резеды - вот что было источником красителей. Даже из высушенных тел насекомых кошенили получали красивый алый краситель кармин.
Знаменитый красный краситель древности - античный пурпур добывали из специальных желез особых морских моллюсков - багрянок. Доставался он очень дорогой ценой. Чтобы получить всего один грамм красителя, надо было достать из морских глубин несколько десятков тысяч раковин. Зато и ценился пурпур буквально на вес золота. Знаменитый оратор и политический деятель Цицерон, занимавший должность первого консула, носил дважды окрашенные пурпуром одежды в честь признания его выдающихся заслуг. А легендарная египетская царица Клеопатра, огромные богатства которой давали ей право на самые безрассудные поступки, в один прекрасный день приказала выкрасить пурпуром паруса своих кораблей. Один такой парус стоил увесистого золотого слитка.
История красителей хранит много интересных событий, порой курьезных, а порой и драматических. В средние века между Италией и Швейцарией даже разразилась настоящая война из-за нескольких десятков килограммов красителя шафрана.
Богата событиями история индиго - "короля" красителей. С древних пор его добывали из стеблей и листьев растения индигоферы, произрастающего в тропических странах Азии. В Европу индиго в VIII веке завезли арабские купцы, но против него дружно восстали европейские красильщики. Они красили ткани в синий цвет соком растения вайды, часто встречавшегося но берегам рек, и заморский краситель был им не нужен. В германских городах индиго при поддержке церкви объявили "новоизобретенной мошеннической едкой и разрушительной краской, называемой также дьявольской краской". Кое-где красильщики вынуждены были ежегодно давать обет не применять индиго под угрозой смертной казни. Но, несмотря на препятствия, король красителей со временем занял подобающее ему место. А в конце прошлого века вокруг индиго вновь разгорелись страсти. Немецкий химик Адольф Байер после упорных пятнадцатилетних исследований установил строение индиго и в 1882 году получил его искусственным путем. Поначалу синтетический индиго был дорогим, но уже в первые годы нашего столетия искусственный краситель стал почти в три раза дешевле натурального. Потерпевшие крах торговцы природным индиго пытались было опять с помощью церкви обрушиться теперь уже на синтетический краситель. Но проклятьями прогресса науки не остановишь. А индиго производится в больших количествах и по сей день. Особенно высоким спросом он пользуется в последнее десятилетие как лучший краситель для джинсовых тканей.
"Я раскрашу целый свет..."
В относительно короткое время синтетические красители практически полностью вытеснили натуральные. Число их росло очень быстро и сейчас значительно превышает 10 тысяч. По своим свойствам они превосходят природные, стоят значительно дешевле, да и получать их гораздо проще. Основным сырьем для производства красителей служат продукты переработки нефти и коксования каменного угля. Исторически первые синтетические красители были получены из анилина, и со временем за ними так и осталось название анилиновых, а отрасль химической промышленности, выпускающая красители, называется анилинокрасочной.
Все, что надето на вас, вплоть до пуговиц и шнурков ботинок окрашено синтетическими красителями. А что окружает вас в квартире? Мебель, шторы на окнах и обои на стенах, всевозможные изделия из пластмасс, кожаные и резиновые вещи, детские игрушки - цвет всем этим столь разным предметам тоже дают синтетические красители. Благодаря им мы смотрим цветные кинофильмы, читаем книги и журналы с яркими иллюстрациями, пишем шариковыми ручками и фломастерами всех цветов.
Как видите, окрашивать приходится очень разные по своим свойствам материалы. И каждый материал требует особенных, только для него пригодных методов крашения.
А для того чтобы покрасить кожу, нужна сложная предварительная обработка. Сначала кожу несколько дней выдерживают в растворе извести в смеси с сернистым натрием для удаления волосяного покрова. После этого специальным составом производят ее обеззоливанне и смягчение. Потом кожу дубят, чтобы она стала прочной и пластичной, приобрела водоотталкивающие и противогнилостные свойства. Только после этого кожу красят в нужный цвет.
Очень интересно происходит процесс крашения изделий из анодированного алюминия. Сначала собирают электрическую цепь, в которой окрашиваемая алюминиевая пластинка служит анодом. Анод и катод опускают в разбавленную серную кислоту и начинают пропускать определенной силы электрический ток. При этом на поверхности алюминия образуется окисная пленка, которая легко окрашивается красителями. После крашения проводят процесс электрохимической полировки, в результате которого пленка затягивается и в дальнейшем не подвергается внешним воздействиям.
Большинство производимых красителей идет в текстильную промышленность для крашения тканей. При этом для различных тканей нужны разные красители: одними красят шерсть, другими хлопчатобумажные ткани, третьими - ткани из различных синтетических волокон. Но ко всем этим красителям предъявляется одно и то же требование - давать окраску не только красивую, но и прочную. А это значит, что окраска не должна выгорать на солнце и портиться при глажении ткани утюгом, линять при стирке и оставлять следы при трении на белой ткани. Значит, краситель должен быть прочно связан с тканью. Большинство красителей удерживается на ткани за счет сил притяжения между их молекулами и волокнами ткани. Если эти силы окажутся недостаточно прочными, то окраска будет линять при стирке или во время дождя. Гораздо более прочную окраску дают недавно открытые активные красители. В их молекулах есть активная группа, которая при крашении отщепляется. При этом между красителем и волокном ткани возникает прочная химическая связь.
Для получения тканей с рисунком применяют специальные печатные машины. Способ нанесения рисунка зависит от его особенностей. Допустим, нужна ткань с таким рисунком - по белому полю разбросаны синие цветы. Окраску получают при помощи прямой печати, нанося рисунок на белую ткань. А если необходима обратная картина - белые цветы на синем фоне? В этом случае берут уже окрашенную однотонную синюю ткань и специальным составом вытравляют на ней рисунок. Вытравной состав может содержать краситель какого-нибудь другого цвета, например желтый. Тогда мы получим синюю ткань с желтыми цветами. Для получения более сложных узоров применяют резервную печать. Определенные участки на ткани предварительно покрывают резервирующим веществом, и при нанесении красителя они уже не окрашиваются. Совсем недавно появился еще один интересный способ получения сложного узора на ткани переводная печать. Рисунок получают почти так же, как на детских переводных картинках. Сначала он наносится на бумагу, потом в определенных условиях бумагу совмещают с тканью - и краситель переходит на ткань. Так можно получить многоцветный и очень тонкий рисунок, мало чем уступающий книжным иллюстрациям.
Крашение тканей относится к древнейшим ремеслам человека. Издавна оно считалось "черным" ремеслом. Проводили крашение в открытых чанах, неприятный запах от которых разносился на десятки метров от красилен. Во многих городах красильщиков вообще изгоняли куда-нибудь подальше от жилья. Резко изменилась эта картина в наши дни. Современные текстильные фабрики - это хорошо оснащенные различным технологическим оборудованием предприятия. На многих из них применяются автоматизированные методы непрерывного крашения и печатания тканей. Ничто уже не напоминает о прежнем "черном" ремесле.
До сих пор разговор шел только о цветных красителях. Но ведь наряду с цветными нужны и белые ткани, белая бумага. Для придания белым материалам еще большей белизны в последнее время все тире применяются оптические отбеливатели, или белофоры. С какой целью они понадобились? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вспомним, что такое белый цвет. Любое тело кажется нам белым только тогда, когда оно не поглощает лучей видимой части света, а только отражает их. Если же тело поглощает хотя бы какие-нибудь видимые лучи, то оно кажется нам окрашенным. Цвет его будет зависеть от того, какие именно лучи оно поглощает. Вы, наверное, обращали внимание на то, что белая бумага, долго находившаяся на солнце, приобретает желтоватый оттенок. Это происходит потому, что под действием солнечного света в структуре бумаги происходят изменения, и она частично начинает поглощать видимые синие лучи. То же самое происходит и с белым бельем после стирки. Вот тут-то и придут на помощь белофоры! По своему строению это обычные красители. Но молекулы их обладают очень интересным свойством. Очи поглощают невидимые глазом ультрафиолетовые лучи и преобразуют их в лучи видимые. И как раз в такие, поглощение которых вызывает пожелтение белой ткани или бумаги. Таким образом, обработка белого материала оптическим отбеливателем предотвращает появление у него неприятного желтого оттенка. Да и сам материал после такой обработки будет выглядеть значительно белее, чем он есть на самом деле.
С заданными свойствами
В народной медицине с давних пор многие природные красители применяли как лекарства. Красной червленью лечили коклюш у детей и заболевания почек у взрослых. Другие красители помогали при головной боли, болезнях сердца, бессоннице. Вскоре после того, как были открыты синтетические красители, оказалось, что многие из них тоже обладают лекарственным действием. Сейчас красители применяются в таких различных областях медицины, как лечение малярии и кожных заболеваний, для остановки кровотечений и дезинфекции. Кому из нас в детстве не мазали зеленкой разбитые коленки!
В последние годы химики, заняты поиском таких красителей, которые одновременно сочетали бы в себе лекарственные или другие полезные свойства с красящей способностью. Несколько таких красителей с заданными свойствами уже получено.
Шерстяные и хлопчатобумажные ткани, оказывается, имеют злейших врагов. Это различные микроорганизмы, плесневые грибки и бактерии. При попадании на ткань они могут быстро размножаться, отчего ткань приходит в негодность - гниет, теряет прочность. Этот приносящий огромный вред процесс по аналогии с коррозией металлов называется биологической коррозией. Особенно страдают от нее ткани, находящиеся в тропических условиях при высокой температуре и влажности воздуха, то есть в самых благоприятных условиях для размножения микроорганизмов. Для защиты от биологической коррозии ткани пропитывают специальными антимикробными препаратами. Однако такая пропитка часто связана с рядом неудобств. Гораздо выгоднее и удобнее применять красители, обладающие биозащитными свойствами. Два процесса - крашение и антимикробная пропитка - совмещаются в один. Биозащитные красители для шерстяных тканей промышленностью уже производятся. Не за горами и выпуск таких красителей для хлопчатобумажных тканей, которые подвержены биологической коррозии в гораздо большей степени.
Представьте себе, что ступавшей на пол спички начался пожар. Огонь мгновенно поднялся по шторам - и вот уже вся комната объята пламенем. Быстро погасить такой пожар очень трудно. По скоро на помощь пожарным придут такие красители, которые замедлят время горения ткани с нескольких секунд до нескольких минут. При пожаре, где все решают мгновения, это очень важно.
Получены красители и с другими интересными свойствами. Например, в некоторых оптических приборах применяются красители, изменяющие свой цвет в зависимости от освещенности. Другие красители-хамелеоны очень чувствительны к изменению температуры. Их используют в технике там, где нужно постоянно контролировать температуру, а термометр установить невозможно. Красители находят применение в лазерной и копировально-множительной технике и даже при океанологических исследованиях. Так, загадка теплого атлантического течения Гольфстрим была решена во многом благодаря очень яркому красителю флуоресцину.
А что же стало с природными красителями? Сейчас о них мало кто вспоминает. Правда, природные красители применяются в пищевой промышленности. Так как они абсолютно безвредны для человека, ими подкрашивают оболочки для сыров, кондитерские изделия, ликеры и фруктовые воды.
* Вода - беда, вода - спасение *
Классические труды по теории корабля, теории магнитных и
гироскопических компасов, таблицы непотопляемости судов,
работы по строительной механике кораблей... Все это научное
наследие выдающегося ученого академика Алексея Николаевича
Крылова, впервые превратившего кораблестроение в точную,
математическую науку.
В этом году исполняется сто двадцать лет со дня рождения
великого кораблестроителя и математика. Предлагаем читателям
одну из глав книги В. Липилина о А.Н. Крылове, готовящейся к
выходу в издательстве "Молодая гвардия" в серии "Жизнь
замечательных людей". Большое внимание в главе уделяется
творческому содружеству А.Н. Крылова с другим выдающимся
русским ученым и флотоводцем, адмиралом Степаном Осиповичем
Макаровым.
С осени 1891 года Крылов, штабс-капитан по Адмиралтейству, стал полноправным преподавателем в двух ипостасях. В первой он учил кадет и гардемаринов, давая им познания по плоской и сферической тригонометрии, начертательной и аналитической геометрии, дифференциальному и интегральному исчислению. Слушателям академии он читал курс теории корабля и вел практические занятия по математике.
Не за горами было и утверждение в профессорском звании, оно подтверждалось и практическими работами, и ценными теоретическими трудами. Но и самому претенденту, и специалистам-ученым было очевидно, что занятие кафедры - далеко не предел.
Научно-технические интересы Крылова конкретизировались; ученый, в частности, приступил к исследованиям, чтобы ответить на вопросы: чем вызывается опасный размах качки корабля, какие параметры тех или иных частей корабля наиболее подходящи для его жизнеобеспечения, как действует качка, боковая и килевая, на его части и, наконец, что есть качка во всех ее технических аспектах?
Из этих и многих других ответов на жизненно важные вопросы рождалась неумирающая крыловская "Теория корабля". Рождалась стремительно, поражая единством теории и практики, прямой зависимостью создания корабля от математики, то есть утверждая кораблестроение как точную науку. Свойства и качества корабля, все без исключения, должны рассматриваться и определяться при его проектировании. Какие же прежде всего?
Плавучесть, то есть способность корабля находиться на воде; остойчивость - способность вернуться из критического положения, вызываемого какими-либо силами, в состояние равновесия на волне; маневренность или поворотливость, то есть способность изменять курс по повороту руля; ходкость - способность идти с заданной скоростью; килевая качка - раскачивание с носа на корму; бортовая качка, то есть переваливание корабля с борта на борт.
Какие явления происходят при волнении на воде в корпусе корабля?
При килевой качке нос корабля как бы зарывается в надвинувшуюся волну, корма же, напротив, оголяется, что приводит к потери скорости, не говоря уж о том, что весь корпус испытывает огромное напряжение, что не раз приводило к переламыванию корабля пополам. Совершенно очевидно, что чем меньше качка, тем жизнеобеспеченнее и боеспособнее корабль. Следовательно, в каждом отдельном случае надлежит в точном соответствии с воздействием качки находить длину, высоту и ширину корпуса корабля, его форму в неразрывной привязке этих параметров к скорости, положению корпуса относительно волн, точкам размещения груза по всей площади корабля.
Нельзя сказать, что перечисленные положения, каждое в отдельности, не исследовались русскими или иностранными учеными и практиками морского дела. Например, англичанин Фруд еще в 1861 году, за два года до рождения Крылова, разработал теорию боковой качки, рассматривая ее вне совокупности всех других факторов, влияющих на корабль.
В 1895 году, через год после выхода в свет записок Крылова "Теория мореходных качеств корабля", принесших автору мировую известность, командир яхты "Полярная звезда", нарушая приказ, не вошел по каналу в Либавский порт. Непростое это дело - невыполнение приказа, почти всегда, даже при самых объективных причинах оно наказуемо. Но в Либавском порту яхта должна была принять не простой груз, а самого нового самодержца России Николая Второго.
Объясняя столь невероятное ослушание, командир яхты ссылался на свой и чужой опыт, подсказывающий, что при данной осадке корабля, глубине воды и размере набегающей волны корабли плотно садились на дно.
На запрос министра А.Н. Крылов через три дня кратко ответил: "Командир яхты "Полярная звезда" прав". И представил необходимые случаю пояснения и расчеты.
Но если важная работа Крылова интересовала министерство главным образом с точки зрения виновности или правомочности действий капитана "Полярной звезды", то английское Общество корабельных инженеров она привлекла актуальностью. В ней таились ответы на вопросы, почему корабли переламываются, опрокидываются, почему они в определенные, особенно критические моменты становятся неуправляемыми, необузданными, как дикие мустанги.
Общество пригласило русского ученого Крылова прочесть доклад о килевой качке на своем ежегодном заседании. Русский штабс-капитан поразил англичан истинно лондонским произношением - Крылов читал свой доклад по-английски. От внимания аудитории не ускользнул ни один из уверенных жестов докладчика, ни один из оборотов типично английского юмора, вводимых Крыловым для общего колорита в специальный текст. От природы сдержанные англичане, забыв о своем приоритете в судостроении, аплодировали гостю, единогласно избрали его иностранным членом общества, что случалось очень редко.
В конце марта 1898 года Крылов вновь приехал в Лондон. На этот раз доклад обществу "Общая теория колебаний корабля" вызвал не только восхищение: автору за него присуждена была золотая медаль. Всего за время существования общества золотой медали было удостоено лишь шесть человек, иностранцев среди них не было.
Возвращаясь из второй лондонской командировки, он в конце апреля 1898 года посетил Берлинскую техническую школу, в которой его внимание привлек кораблестроительный отдел, постановка в нем преподавания. По глубокому убеждению Крылова, России пора было готовить собственных инженеров-кораблестроителей.
В Петербурге Крылов представил по начальству обстоятельную докладную записку о подготовке инженеров - кораблестроителей. Записке был дан ход, она достигла сразу трех министров - морского, финансов и просвещения. Уже через год состоялось совещание, положившее начало учреждению Петербургского политехнического института. В составе нового высшего учебного заведения образован, конечно, и кораблестроительный факультет.
Совершенно естественно, что такой человек, как адмирал С.О. Макаров, обладающий схожими с Крыловым качествами, не мог пройти мимо него. Как и наоборот - не мог Крылов не искать поддержку у Макарова. Состоя главным инспектором морской артиллерии, адмирал по долгу службы рассматривал представленную к его заключению документацию на прибор для автоматической стрельбы на море. Автор прибора, а им был капитан Крылов, привлек внимание не только оригинально простым изготовлением нужного и ценного морским артиллеристам приспособления, но и необычностью письменного изложения своего предложения.
Таким образом, заочное знакомство адмирала Макарова и капитана Крылова состоялось в 1894 году. В это время Степан Осипович вынашивал мысль о покорении Северного Ледовитого океана, создавал проект первого в мире ледокола, на котором намеревался пройти в вечных неприступных льдах. "Ни одна нация, - писал С.О. Макаров, - не заинтересована в ледоколах столько, сколько Россия. - И, развивая свое утверждение, прибегал к образности: - Если сравнить Россию со зданием, то нельзя не признать, что фасад его выходит на Ледовитый океан".
Они встретились и поняли, что эта встреча продиктована судьбой русского флота, которому они оба преданы всей душой.
Со стороны, особенно не моряку, наверное, забавно было смотреть, как маститый адмирал и вошедший в пору возмужания капитан, что-то возбужденно обсуждая, доказывая друг другу, по-мальчишечьи запускали в бассейне кораблик. Наконец, запустив, зачарованно, как могло показаться, тоже по-мальчишечьи, следили за его плаванием и в особенности за теми моментами, когда кораблик, порыскав, опрокидывался и тонул.
Еще за 20 лет до знаменательной встречи, когда Алексей Крылов, восхищенный подвигами русских моряков на Черном море, лишь готовился поступить в Морское училище, Макаров выступил в "Морском сборнике" со своей теорией непотопляемости судов. Суть теории была проста, но чрезвычайно необычна и потому, наверное, при первоначальном ознакомлении вызывала чувство протеста. В самом деле, столько, сколько существует корабль, в случае внезапного затопления его спасали откачкой хлынувшей воды. От нее освобождались по-разному - черпали руками, ковшами, специальными манерками, ведрами, наконец, помпами. И вдруг боевой офицер, занявшийся этой насущной проблемой, во всеуслышание говорит; нужно не бороться с водой, откачивая ее, а немедленно брать в союзники.
Немело эпитетов было произнесено в адрес автора "безумной теории", хотя она и подкреплялась убедительными расчетами, полученными в результате как опытов, так и непосредственным участием Макарова в спасении кораблей, например, канонерской лодки "Русалка". Пробоина размером в квадратный метр, доказывал ученый-флотоводец, при осадке корабля на 5 метров принимает более тридцати тысяч тонн воды в час. А какая ее масса хлынет в пробоину в два раза, в несколько раз большую? Мыслимо ли откачать этот водопад малосильной помпой - "лягушкой" или даже мощным насосом?
Допустим даже, что переборки в терпящем бедствие корабле достаточно прочны и способны сдержать напор водяной стихии, не допустить ее в другие отсеки, что произойдет тогда? В лучшем случае корабль окажется в беспомощном положении, лежащим на боку, в худшем же, что происходит чаще, - корабль, теряя остойчивость, переворачивается вверх килем и гибнет.
Но что, если немедленно затопить отсек, расположенный по диагонали, противоположной пострадавшему, не очевидно ли, что корабль, сохранив равновесие, лишь глубже осядет в воду? При таком состоянии корабль, во-первых, сохранит боеспособность, а во-вторых, если это будет необходимым, он будет способен добраться до порта собственным ходом.
Переубеждая скептиков, ломая лед равнодушия и чиновничью рутину, неистовый моряк Макаров привлек наконец к своей теории и практическим опытам внимание широкой прогрессивной общественности России. Одним из его деятельных союзников стал Д.И. Менделеев. 12 марта 1897 года, когда адмирал Макаров закончил чтение доклада о необходимости освоения Северного Ледовитого океана и строительства ледокола для этого, первым зааплодировал великий русский ученый. Его аплодисменты поддержали другие ученые, инженеры, писатели, моряки и даже высокопоставленные правительственные чиновники, присутствовавшие в конференц-зале Российской академии наук. Вопрос о ледоколе "Ермак" - детище Макарова - был предрешен.
При поддержке Менделеева было осуществлено и строительство "Опытового бассейна" - прообраза современных НИИ. В этом Макаров и Менделеев действовали уже единым фронтом. Казначейство отпустило великому ученому полтора миллиона рублей на разработки по получению русского бездымного пороха. Блестяще и остроумно решив задание, Менделеев затратил на его выполнение третью часть, оставшийся же миллион он рекомендовал морскому министерству на строительство "Опытового бассейна" и закупку оборудования на него.
При столь авторитетном проталкивании через два года бассейн был введен в строй в районе так называемой петербургской Новой Голландии, между Николаевским мостом через Неву и Флотским экипажем у Поцелуева моста на Мойке. Это сооружение было в 120 метров длиною, 6,7 метра шириною и 3 метра глубиною при емкости в 2500 кубических метров воды. Своеобразным аналогом такому бассейну может быть аэродинамическая труба с той лишь разницей, конечно, что в бассейне испытываются силы воздействия не на модели самолетов, а на модели кораблей.
Одним из рабочих и весьма показательных моментов в "Опытовом бассейне" была лекция адмирала Макарова для командного состава Балтийского флота. В своем докладе Степан Осипович, в частности, подробно разобрал причины гибели английского броненосца "Виктория", модель которого находилась в бассейне. Броненосец затонул, получив ничтожную пробоину в носу. Отметив, что на "Виктории" никто, даже адмирал, не придал роковой пробоине надлежащего значения, он утверждал, что, будь на броненосце по команде адмирала затоплены и кормовые отсеки, трагедии бы не произошло. Произнося эти слова, адмирал Макаров вместе со слушателями подошел к борту бассейна, у которого стояла модель броненосца. Освободив ее от швартовых, адмирал снял и пластырь с имитированной пробоины в носовой части модели. Производя эти действия, адмирал говорил:
- Вот нос раненого корабля чуть-чуть покрылся водой...
Далее за адмирала красноречиво досказала сама модель: нос ее рыскнул в воду, "Виктория" опрокинулась вверх килем и в считанные секунды достигла дна.
- Воистину лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, задумчиво произнес капитан Крылов, присутствовавший на лекции.
Эффект и в самом деле был поразительным. Адмирал Макаров решил повторить опыт, так сказать, в развернутом виде. Модель извлекли со дна, освободили от воды, подвели имитационный пластырь.
Когда Степан Осипович этот пластырь снял вновь и немедленно наполнил водой кормовые отсеки, модель, осев, уверенно продолжала держаться на водной поверхности бассейна.
Идеи Макарова захватили Крылова, его инженерная фантазия развила их дальше, увязывая непотопляемость со всем корабельным комплексом. Ему виделись корабли, спасаемые из самых безнадежных положений. Он увлечен идеей и подкрепляет ее многими техническими обоснованиями. В них как основа - математика. Тому прямая необходимость: корабельный трюм разделен на десятки и даже сотни отсеков, не так-то просто командиру принять решение, какой из них следует затопить, чтобы удержать корабль на воде.
Приказом по морскому ведомству от 1 января 1900 года капитан по Адмиралтейству профессор Морской академии Крылов назначался и.о. заведующего "Опытового бассейна". Весьма примечательно, что тем же приказом вице-адмирал Макаров был назначен главным командиром крепости и военным губернатором города Кронштадта.
Сразу после назначения Макаров пишет Крылову: "Вы в это живое дело внесете правильные основания, и работы бассейна потеряют их теперешний случайный характер".
Теперь в "кораблики" заиграли офицеры - слушатели Морской академии, потому что деятельный профессор Крылов видел в этой игре крайне необходимое любому моряку продолжение теории корабля. Новая морская дисциплина потребовала от своего основателя немалых усилий. Именно с этих пор его деятельность отчетливо разграничивается на две взаимосвязанные части. Теоретическую он ведет в академии, научно-техническую осуществляет в "Опытовом бассейне", на модели отрабатывая максимально возможное количество вариантов повреждений корабля. При этом учитывался крен корабля и производился расчет, какие отсеки в каждом конкретном случае следует затоплять. Из этой тщательной проверки, кажется, сама по себе возникла мысль о создании таблиц непотопляемости для каждого корабля в отдельности с учетом его особенностей. В сложнейшей ситуации командиру не придется тратить время на прикидку и расчеты, достаточно будет взглянуть на таблицы, чтобы определить отсеки затопления.
Адмирал Макаров очень доволен техническим обоснованием и вообще развитием его идей - работа, по его мнению, перешла в надежные и крепкие руки.