Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Какой способ жилищного обеспечения военных вы считаете наиболее оптимальным?
Жилье в натуральном виде
    64,56% (51)
Жилищная субсидия
    17,72% (14)
Военная ипотека
    17,72% (14)

Поиск на сайте

Значение математики для кораблестроения*

1. Обычно считают, что математика служит основою образования инженера и что всякий инженер должен знать математику.

Настоящий очерк посвящен рассмотрению вопроса о том, в какой мере та­кой взгляд правилен или неправилен, а вместе с тем и вопросу о том, кого и как учить математике.

Математика в современном своем состоянии настолько обширна и разнооб­разна, что можно смело сказать, что в полном объеме она уму человеческому непостижима, а следовательно, должен быть сделан строгий выбор того, что из математики нужно знать и зачем нужно знать инженеру данной специальнос­ти. В этом выборе нам может помочь и самое общее обозрение историческо­го хода развития математики и практических ее приложений.

2. Европейские народы унаследовали свою культуру от древних греков, на­селявших побережье восточной части Средиземного моря, главным образом теперешнюю Грецию.

Здесь, в особенности в Афинах, за 400 лет до нашей эры уже была попу­лярна философия и как одна из ее отраслей, — логика, т. е. искусство делать правильные умозаключения из данных предпосылок. При знаменитых Платоне и Аристотеле образцовым примером логики служила геометрия, не в смысле промышленного землемерия и определения границ земельных участков, а как чисто отвлеченная наука, изучавшая идеальные образцы, ею самою созданные, по свойствам своим соответствующие реальным, имеющимся в природе.

Это изучение основывалось на небольшом числе аксиом, определений и на трех постулатах. Я не буду перечислять этих аксиом, вам известных, а приве-ду лишь постулаты, о которых в современных руководствах по геометрии ча­сто не упоминается совсем. Вот они:

1) через две данные точки можно провести прямую и притом только одну;

2) ограниченная прямая линия может быть продолжена прямою же на лю­бую длину;

3) когда дан радиус, один конец которого находится в данной точке, то этим радиусом может быть описан круг.

Затем все учение, составляющее, по теперешней терминологии, элементарную геометрию, приводится, сводя все доказательства чисто логическими рассуждения­ми к аксиомам и все построения к сказанным постулатам.

Таким образом возникла та геометрия, которая с неподражаемым совершен­ством изложена примерно за 250 лет до нашей эры Евклидом.

Само собой разумеется, что то время геометрию изучали взрослые юноши, а вернее, в часы досуга зрелые бородатые мужи, искушенные в словопрениях перед судилищами и ареопагами, ибо лишь они могли оценить всю тон­кость логики Евклида; теперь же в Англии в буквальных переводах мучают 12- и 13-летних мальчиков, и можно лишь удивляться, как общество «Защиты детей от жестокого обращения и покровительства животным» это допускает.

Попробуйте взять Евклида в переводе и посмотрите, какое умственное на­пряжение требуется, чтобы проследить ход его доказательств, но зато какова изумительная логичность и строгость их и какова их последовательность. Ко­нечно, это изучение представляет, может быть, и превосходную умственную тренировку, но во всякой тренировке надо соблюдать должную меру.

В школе же Платона зародилось и учение о конических сечениях (по по­воду знаменитой задачи об удвоении куба), которое впоследствии, также за 250 лет до нашей эры, было доведено Аполлонием до такой степени полноты и совершенства, что хотя вас и мучили в курсе аналитической геометрии изу­чением свойств этих кривых, но это составляет лишь малую долю того, что находится в сочинении Аполлония и что им самим создано. Если к этому присоединить еще сочинения Архимеда, величайшего из математиков всех вре­мен и народов, то вы получите некоторое суждение о том, каков был гений древних греков.

Само собой разумеется, что все в этих сочинениях излагается чисто гео­метрически с полною «евклидовой» строгостью рассуждений, не прибегая к той алгебраической символистике, к которой мы так привыкли теперь.

Хотя от древних остались гигантские по размерам и изумительные по кра­соте и пропорциональности здания и сооружения, но совершенно не известно, каким образом они разрабатывали проекты этих сооружений и оказывала ли им в этом помощь геометрия. Многое заставляет думать, что эта помощь была ничтожна.

3. С завоеванием древнего мира римлянами отвлеченная, чисто логическая наука греков постепенно приходит в упадок, сменяясь практической архитек­турой, гидравликой и землемерием, а в IV и V вв., можно сказать, всякая наука утрачивается и замирает на целое тысячелетие. Но практика и техника как искусство, независимо от утраты отвлеченной науки, продолжают развивать­ся, и создается как бы разрыв между отвлеченною наукою и практикой.

Мы теперь с понятием о математике связываем понятие о вычислениях в са­мом общем и обширном значении этого слова. В древности ограничивались лишь производством численных вычислений, причем оно входило главным об­разом лишь в астрономию, в которой было доведено до значительного совер­шенства, несмотря на неудобства письменной нумерации древних греков.

С XVI в. в Европе зарождается пришедшее от арабов искусство буквенно­го исчисления и формальная алгебра, которая, постепенно совершенствуясь, к середине XVII в. достигает значительного развития.

4. Здесь приходится упомянуть великого философа и математика Декарта; с одной стороны, он своим афоризмом «Cogito ergo sum» (Мыслю — значит существую) как бы вновь наложил на математику тот отпечаток отвлеченнос­ти, который она не только сохранила и доныне, но который особенно усилился за последние 70 лет. С другой стороны, Декарт преобразовал геометрию введе­нием в нее алгебры и ее вычислительных методов, которые были совершенно чужды древним.

В 1670-х годах Ньютон создает «исчисление флюент и флюксий», т. е. те­кущих количеств, как он его называет. Независимо от него в 1680-х годах это же исчисление находится и опубликовывается философом Лейбницем и назы­вается им «исчисление бесконечно малых».

Ньютон вместе с тем в изданном им в 1686 г. сочинении «Математичес­кие начала натуральной философии» развивает и как бы вновь создает дина­мику, первые начала которой были положены 50 лет перед этим Галилеем,(1) и до­водит эту науку до высокой степени развития чисто геометрическим путем, по образцу древних, и прилагает созданное им учение к установлению системы мира и познанию и приложениям закона тяготения, им открытого, к изучению движения небесных тел.

В течение XVIII в. анализ бесконечно малых доводится до высокой степени совершенства; на его основе развивается теоретическая механика, которая спер­ва, по примеру Ньютона, прилагается главным образом к изучению движения небесных тел и отчасти к баллистике.

С середины XVIII в. механика начинает прилагаться к решению вопросов технических не только из области статики, которая была создана Архимедом, но и динамики.

С XIX в технические приложения механики как в области статики, так и ди­намики все более и более проникают в технику и все более и более ее охва­тывают.

5. Но и математика не стоит на месте, она продолжает развиваться в раз­ных направлениях, которые можно характеризовать так:

а) развитие вычислительных, в обширном смысле этого слова, процессов;

б) изучение свойств функций, возникающих при вычислениях, установление строгости и строгое обоснование самих вычислительных процессов;

в) общее изучение свойств чисел;

г) изучение свойств пространства и обобщения их;

д) изучение специально алгебраических процессов и свойств алгебраических уравнений;

е) усовершенствование способов численных вычислений, приближенных ме­тодов их и приложения этих методов.

Каждая из этих областей разрослась так, что литература по каждой из них в отдельности составляет целую библиотеку из многих сотен, многих тысяч, а иногда и многих десятков тысяч журнальных статей, руководств и трактатов.

Теоретическая механика также разрослась не в меньшей степени; в нее входят:

а) чисто теоретическая или так называемая «рациональная механика»;

б) «небесная механика», т. е. приложение механики к изучению движения небесных тел;

в) так называемая «прикладная механика», т. е. приложение механики к во­просам изучения механизмов и построения их;

г) теория упругости и сопротивления материалов, изучающая вместе со «стро­ительной механикой» свойства материалов, расчеты разного рода конструкций и возникающих в них напряжений;

д) наконец, сюда же надо отнести математическую физику с ее подразделения­ми, каждое из которых имеет обширные приложения в практике и технике.

Литература по каждому из этих отделов громадна и, можно сказать, практи­чески необозрима.

6. При нашем беглом обзоре развития математики мы обратили внимание на то, что чистый математик, которого мы будем называть геометр, требует от своей науки — математики — прежде всего безукоризненной логичности и стро­гости суждений.

Одно время в конце XVIII в. математика как бы отчасти сбилась с этого пути, но уже в первой четверти XIX в. была на него вновь направлена Гаус­сом, Абелем и Коши; начиная же с последней четверти XIX в., по почину Вейерштрасса, в математику вновь вводится, можно сказать, «евклидова строгость», а с нею отвлеченность.

Математика сама создает те идеальные образы, над которыми она оперирует, не только не прибегая при этом к наглядности, но тщательно изгоняя из сво­их рассуждений и доказательств всякую наглядность, всякое свидетельство чувств. Геометр не только не верит своим чувствам, но не признает самого их сущест­вования, он есть декартово «мыслящее существо». Геометру нет дела до того, есть ли в природе такие предметы, к которым его образы относятся, для него важно, что он их создал в своем уме, приписал им определения, аксиомы и допуще­ния, после чего он с полною логичностью и строгостью развивает следствия этих аксиом и допущений, не вводя при этом никаких других аксиом и ника­ких новых допущений, — до остального ему дела нет.

7. Ясно, что практик, техник, каковым и должен быть всякий инженер, смот­рит на дело совершенно иначе. Он должен развивать не только свой ум, но и свои чувства так, чтобы они его не обманывали; он должен не только уметь смот­реть, но и видеть; он должен уметь не только слушать, но и слышать, не толь­ко нюхать, но и чуять; свои же умозаключения он должен сводить не к роб­кому декартову «мыслю — значит существую», а к твердому, практическому: «я это вижу; слышу, осязаю, чую — значит это так и есть».

Для геометра математика сама по себе есть конечная цель, для инженера — это есть средство, это есть инструмент такой же, как штангель, зубило, ручник, напильник для слесаря или полусаженок, топор и пила для плотника.

Инженер должен по своей специальности уметь владеть своим инструмен­том, но он вовсе не должен уметь его делать; плотник не должен уметь выко­вать или наварить топор, он должен уметь отличить хороший топор от плохо­го; слесарь не должен уметь сам насекать напильник, но должен выбрать тот напильник, который ему надо.

Так вот геометра, который создает новые математические выводы, можно упо­добить некоему воображаемому универсальному инструментальщику, который го­товит на склад инструмент на всякую потребу; он делает все, начиная от ку­валды и кончая тончайшим микроскопом и точнейшим хронометром. Геометр создает методы решения вопросов, не только возникающих вследствие современ­ных надобностей, но и для будущих, которые возникнут, может быть, завтра, может быть, через тысячу лет.

Вообразите же теперь инженера, вошедшего в этот склад и желающего в нем найти нужный ему инструмент. Он прежде всего будет поражен огромным, подавляющим количеством всего накопленного за 2500 лет материала, его изу­мительным разнообразием. При более внимательном рассмотрении он заметит среди массы других вещей, кажущихся простыми, и некоторые сложнейшие аппараты непонятного ему назначения, но изумительные по отделке их много­численных деталей, по тщательной их пригонке, да к тому же оправленные в се­ребро и золото.

Среди аппаратов новейшего изготовления он увидит множество приборов, слу­жащих для самой точной, самой тщательной отделки изделий, т. е. множество разных шаберов и шлифовальных станков. Заметит он и много устарелого, вышедшего из употребления, местами будет попадаться и просто разный хлам.

«Но ведь инженер пришел сюда не затем, чтобы любоваться неисчислимыми сокровищами: не золото и серебро ему нужны, а быстрорежущая сталь, ему нужен не столько шабер, сколько грубая обдирка, грубое надежное зубило, ведь не шабером же будет он выбирать шпунт у ахтерштевня. Присмотревшись еще ближе, он среди этого бесчисленного разнообразия заметит ряд, остающихся почти неизменными в течение 150 лет, к тому же кладовщик ему подскажет, что их так часто требуют, что и не напасешься, а за остальными заходят лишь знатоки — мастера и любители.

Не отнестись ли ему с доверием к этим, еще издавна великими мастерами подобранным ассортиментам, и не следует ли ему воспользоваться этими гото­выми и десятилетиями, если не столетиями испытанными инструментами и на­учиться ими правильно и искусно владеть, а затем уже, когда он сам станет знатоком и мастером, порыться и в остальных сокровищах и попытаться из­влечь из них именно то, что ему надо, не брезгуя и шаберами.

Так вот эти систематические ассортименты — это те курсы, которые вам читают, и те руководства, изучение которых вам рекомендуют, а кладовщики и ин­струментальщики — это те профессора и руководители, которые вас обучают. Может быть, они сами и не инженеры, но зато они хорошо знают и хорошо владеют вверенным им инструментом, склад свой они изучили и знают, где и что в нем можно найти.

8. Однако, чтобы правильно выбрать готовый или правильно подобрать свой ассортимент инструментов, надо ближе разобраться в том деле, для которого он нужен. Для этого опять-таки бегло и в общих чертах проследим развитие кораблестроения.

О судостроении древних культурных народов почти не сохранилось никаких данных, по которым инженер мог бы составить ясное представление о судах, их устройстве, способах их проектирования и постройки. Рассказы некоторых исто­риков по большей части свидетельствуют об их технической безграмотности и легковерии. Между тем начало судостроения восходит задолго до всякой пись­менности и всякой истории. Чертежей тогда, по-видимому, не было, или они из­готовлялись на покрытых воском дощечках или временных деревянных помос­тах вроде тех, которыми и теперь пользуются кустари при постройке речных барж; ясно, что от этого ничего не сохранилось, да и не могло сохраниться.

Здесь, видимо, все шло преимущественно чисто практически, передаваясь от отца к сыну, от мастера к ученику, а не как наука.

Даже основной закон о равновесии плавающих тел, данный Архимедом за 250 лет до нашей эры, был впервые применен к делу судостроения лишь в 1660-х годах Антонием Дином в Англии, когда в ней уже был Ньютон, ма­тематический гений которого почитается одинаковым с гением Архимеда.

Но здесь приходится заметить, что, судя по найденному около Туниса, вбли­зи того места, где был древний Карфаген, затонувшему судну, груженному вчер­не отделанными статуями, на котором сохранилась, копия того документа, что теперь называют «чартер партией», видно, что и тогда, т. е. примерно 2000 лет тому назад, этот документ составлялся почти в тех же выражениях, как и теперь, также предусматривались случаи «непреодолимых сил», да притом еще и шки­пер клялся «Зевсом и всеми богами Олимпа хранить условия чартера свято и не­рушимо и добавочного груза на свое судно не принимать». Значит, практика мореплавания и тогда сознавала значение надводного борта, хотя едва ли знала закон Архимеда.

Первые руководства по «Теории корабля» появились в 1740-х годах. В них впервые было установлено учение о остойчивости корабля.

В начале 1800-х годов, по почину английских судостроителей Сеппингса и Саймондса, была усвоена польза и необходимость диагональных связей, прида­вавших крепость и неизменяемость судовому борту; теория этого дела была обоснована физиком Юнгом.

В 1840-х годах началась постройка железных паровых судов; она стала быстро развиваться, но здесь довольно долгое время (около 30 лет) шли ощу­пью и сохраняли не только ненужное, но даже вредное наследие деревянного судостроения, вроде толстого, на ребро поставленного полосового киля.

Лишь в 1870 г. Рид дал до сих пор сохранившиеся практические приемы вычисления остойчивости корабля на больших наклонениях и расчеты напря­жений, возникающих в связях корабля на волнении.

Сталь в судостроении введена с начала 1800-х годов.

Уточнение расчетов корабля как целого сооружения, а также его важней­ших деталей создано трудами И. Г. Бубнова, П. Ф. Папковича, Ю. А. Шиман-ского, которых я почитаю за честь считать в числе моих учеников.

Отсюда вы видите, насколько молодо действительно научное изучение корабля, его конструкции, его мореходных качеств по сравнению с теми неисчислимы­ми столетиями, в течение которых существует судостроение и мореплавание, и насколько здесь практика предшествовала теории.

9. Постараемся теперь установить в общих чертах тот математический ап­парат, которым должен располагать корабельный инженер, чтобы вполне созна­тельно рассчитать проектируемый им корабль, и притом военный, как наибо­лее сложный, причем инженер никакими правилами ни Ллойда, ни регистра не стеснен.

Под словом «сознательно» будем разуметь, что инженер хотя и будет при­менять готовые и давно разработанные методы, но он вполне овладеет теми отделами математики, на которых эти методы основаны, и, значит, может впол­не ясно судить об их применимости и условиях ее.

Начнем с теории корабля.

Расчет плавучести и остойчивости требует применения начал интегрального исчисления для вычисления площадей и объемов, положения центра тяжести и прочее. Причем все это выражается простыми, а не кратными интегралами, исчисляемыми по приближенным формулам квадратур.

Вычисление остойчивости, кроме того, требует отчетливого понятия о кри­визне и эволюте и связи между координатами точек эволюты и эвольвенты. Исследование влияния повреждений на посадку и остойчивость корабля требу­ет для полной отчетливости знания свойств моментов инерции плоской фигу­ры и определения положения ее главных осей инерции.

Расчет качки на волнении требует знания основ гидродинамики и теории «ма­лых» колебаний твердого тела как свободных, так и вынужденных, т. е. инте­грирования совокупных линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами.

Если корабль предположено снабдить успокоителями качки в виде цистерн Фрама, то надо иметь еще некоторые сведения из гидродинамики, а если успо­коитель должен быть гироскопическим, то требуется более углубленное знание динамики твердого тела.

При этом предполагается, что инженер не будет рассчитывать теоретически «приведенной массы» увлекаемой кораблем воды при качаниях его, а восполь­зуется имеющимися на этот счет опытными данными, ибо такой расчет потре­бовал бы таких сведений из гидродинамики, на сообщение которых в курсе не хватило бы времени, если не развивать этот отдел в ущерб другим, более простым, но зато более обиходным.

Ходкость или требует еще более углубленного знания гидродинамики и изу­чения системы волн, образуемых при движении корабля, или же надо ограни­читься применением эмпирических формул и результатов испытания подобных судов и моделей.

Поворотливость плохо поддается учету, и суждение о ней основывают на су­ществующей практике и результатах испытания судов, подходящих по типу к про­ектируемому.

Итак, положим, что элементы корабля и все, что относится к мореходным его качествам, установлено и рассчитано; тогда идет второй вопрос, где на пер­вый план выступает строительная механика корабля, согласно основаниям ко­торой надо произвести расчеты прочности корабля как целого сооружения и расчеты прочности всех деталей и отдельных устройств.

Здесь требуется гораздо более сложный математический аппарат, нежели для теории корабля, ибо приходится иметь дело с изгибом и сжатием пластин и ус­тойчивостью их, а для этого требуется основательные познания теории упруго­сти, а следовательно, и весь необходимый математический аппарат с бигармони-ческим уравнением учения о рядах, подобным рядам Фурье, и притом не только простых, но и двойных.

Затем возникнут вопросы о подкреплениях под орудиями или башнями и о действии на них выстрела, т. е. сил «малой» продолжительности, и рас­смотрение вопроса о том, считать ли этой действие «статическим» или «дина­мическим». Это связано с изучением колебательного движения упругих систем, что требует еще более сложного математического аппарата, нежели вопрос о ви­брации всего корабля, и с учением о фундаментальных функциях и характери­стических числах. Вместе с тем здесь необходимо столь же отчетливое зна­ние и умение численно интегрировать дифференциальные уравнения, между тем как для учения о плавучести и остойчивости требуется уменье приближенно производить квадратуры.

Как только будет установлено, что именно от корабельного инженера требу­ется по его специальности, так сейчас же устанавливается и соответствующий объем знаний из анализа и механики. Но здесь надо тщательно заботиться о том, чтобы не вводить лишних требований; ведь от того, что верхняя палуба покрывается деревянным настилом, нельзя же требовать изучения ботаники, или от того, что в кают-компании диван обит кожей, нельзя требовать изучения зоологии; так и здесь, если при рассмотрении какого-то частного вопроса встре­чается некоторая формула, то гораздо лучше привести ее без доказатель­ства, а не вводить в курс целый отдел математики, чтобы дать полный вывод этой единичной формулы.

При изучении анализа и механики и подобных отделов из аналитической геометрии и высшей алгебры должны соблюдаться определенная постепенность и полнота; многое может казаться излишним и непосредственных приложений не имеющим, но оно нужно для ясного усвоения дальнейшего и не может быть пропущено подобно скучной главе романа.

Здесь было бы слишком долго и неуместно перечислять необходимые све­дения, т. е. как бы составлять учебный план; достаточно установить его прин­ципы:соответственно той подготовке, которую инженер должен получить по своей специальности, устанавливается объем его познаний по прикладным предметам, т. е. теории корабля, строительной механике корабля со включением теории упругости (если надо) и сопротивления материалов; как только объем приклад­ных предметов определен, так определяется и соответствующий объем матема­тических познаний.

Что касается самого преподавания их и отводимого им места, то может быть два взгляда: или все математическое относить к курсу математики и механики, или же к этим курсам относить только те общие познания, которые входят в несколько, по крайней мере в два, прикладных специальных предмета, а те отделы, которые входят только в один предмет, относить к введению в этот предмет или к соответствующей главе его.

По сути дела, это распределение в конце концов эквивалентно. Гораздо важнее решение другого вопроса, а именно: есть ли необходимость от каждого корабельного инженера требовать все в полном объеме, совершенно для всех однообразном.

Ведь деятельность инженера весьма разнообразна. Один инженер работа­ет и предназначает себя к работе в конструкторском бюро, другой более склонен к работе на производстве, к работе в цехе. Одни инженеры имеют в виду работать специально по коммерческому судостроению, другие — по военному.

Должна ли школа давать как бы законченную подготовку, или она должна давать только те принципиальные основы, на которых инженер на самой служ­бе будет вдумчивой практикой совершенствоваться, непрерывно повышая свою квалификацию, научную и техническую, к чему теперь представляется столько возможностей. Надо помнить афоризм Козьмы Пруткова: «Нельзя объять не­объятное».

Надо ли всех подгонять под один шаблон, или надо и в самой высшей школе считаться с индивидуальными способностями если не каждого учащегося, то главных групп учащихся. Не правильнее ли будет, если для каждой такой груп­пы установить минимальное требование по одним предметам, но зато макси­мальное — по другим. Постановка курса математики и механики будет тогда иная, недели в первом случае; курс сам собою разобьется на минимальный, общий для всех групп, и на отдельные дополнительные курсы, которые явятся обязательными для групп, соответственно специализирующихся.

Мне лично думается, что эта последняя система будет более рациональна, не­жели система огульного обучения всех и каждого одному и тому же, не счи­таясь с его склонностью.

10. Скажу несколько слов о самом характере постановки преподавания и са­мого курса математики и механики для инженеров.

Выше уже была отмечена разница взглядов на математику геометра и ин­женера. Соответственно этой разнице должен быть поставлен курс.

Для геометра, который должен впоследствии создавать новые методы в ма­тематике или новые методы решения математических вопросов, а значит, и долж­ным образом эти методы обосновывать, полная и безукоризненная строгость безусловно необходима.

Для инженера, которому главным образом придется эти методы прилагать к решению конкретных вопросов в узкой области его специальности, такая всеобъемлющая строгость является бесцельной. На инженера эти строгие, лишен­ные наглядности доказательства и рассуждения наводят тоску и уныние, он видит в них топтание на месте, жевание жвачки, стремление доказывать очевидное, что давно им понято и что ему до доказательства кажется более ясным и понят­ным, нежели после доказательства.

Геометр обыкновенно мало ценит вычислительные процессы, особенно дове­дение их до конца, т. е. до численного результата, вычисляемого с заданной наперед, обыкновенно небольшой степенью точности; инженер же смотрит на дело как раз обратно: в решении вычислением конкретно поставленного во­проса он видит и ценит именно прикладную сторону, усматривая в ней пример того, как надо поступать в аналогичном случае в предстоящей ему практике.

11. Молодые инженеры часто склонны относится со своего рода пренебре­жением «к разного рода правилам Ллойдов и Регистров», считая, что эти пра­вила составлены по принципу «назначь размер, скажем толщину, на глаз, да четверть дюйма прибавь».

На самом же деле это далеко не так. Возьмем для примера Английский Ллойд. Он существует как классификационное общество, т. е. наблюдающее за надлежащей прочностью корабля и его снабжения как во время постройки, так и во время службы, сто лет. Все случаи повреждения судов осматриваются его инспекторами, рассеянными по портам всего мира, и доводятся до сведения Главной лондонской конторы общества, в которой работают опытнейшие ин­женеры с обширной практикой и широким научным образованием.

Сейчас в списках Английского Ллойда находится около 35 тысяч парохо­дов всех наций; отсюда можно заключить какой огромный материал и какое богатство опытных данных и «случаев» накопляется в его главной конторе.

Правила Ллойда не являются неизменными, они постоянно совершенствуются на основании действительного опыта плавания судов и анализа аварий или по­вреждений, ими понесенных. Более того, предоставлено отступать от буквы этих правил, подтверждая отступление расчетами, представляемыми на просмотр и одоб­рение главной конторы, в которой таким образом группируется и этот опыт, ведущий к постоянному совершенствованию правил. Ввиду этого правила пери­одически переиздаются, причем в них вносятся существенные изменения, польза которых оправдалась практикой; поэтому правила эти заслуживают вниматель­ного и вдумчивого изучения.

12. Знаменитый английский натуралист лет 70 тому назад сказал: «Матема­тика подобно жернову перемалывает лишь то, что под него засыплют». Вы видели, что в строгой «евклидовой» математике эта засыпка состоит из таких аксиом и постулатов, в справедливости которых инженер усомниться не может, а так как лишь эти аксиомы и постулаты «перемалываются» без добавления новых (а если что добавляется, то должно быть точно и ясно указано), то инженер и придает такую веру математическому доказательству.

Но здесь необходимо постоянно иметь в виду следующее обстоятельство: когда конкретный вопрос приводится к вопросу математическому, то всегда приходится делать ряд допущений, ибо математика вместе с механикой опери­рует над объектами идеальными, лишь более или менее близкими к объектам реальным, к которым инженер будет прилагать полученные математические выводы. Ясно, что сколько бы ни было точно математическое решение, оно не может быть точнее тех приближенных предпосылок, на коих оно основано. Об этом часто забывают, делают вначале какое-нибудь грубое приближенное пред­положение или допущение, часто даже не оговорив таковое, а затем придают полученной формуле гораздо большее доверие, нежели она заслуживает, и это потому, что ее вывод сложный.

13. В очерке о П. А. Титове указано, что инженер должен непрестанно накоплять практический опыт, он должен выработать свой глазомер и сразу видеть, верен ли результат расчета, или нет.(2) А вот другой пример. Знамени­тый итальянский математик Туллио Леви Чивита, между прочим составивший превосходный курс механики, прочел года три тому назад в Вене, по пригла­шению Австрийского общества инженеров, доклад «О динамической нагрузке упругих систем».

Изящнейшим с математической стороны выводами он установил некоторый предел динамической нагрузки, т. е. такое значение ее, которого она при дан­ных обстоятельствах превзойти не может.

В формулы Леви Чивита входит продолжительность действия нагрузки, по­этому, например, получилось, что при проходе поезда по мосту динамическая нагрузка тем больше, чем скорость поезда меньше.

Как правоверный математик он верит своей формуле больше, нежели глазу и здравому смыслу, и не видит в ней наглядной нецелесообразности. Матема­тически его формула верна, но она дает слишком большое значение сказанно­го верхнего предела, не имеющее практического значения.

Возьмем для примера знаменитый мост «Британия», построенный в 1848 г. пролеты этого моста имеют длину около 450 фут., сечение моста коробчатое, со сплошными боковыми стенками и со сплошными, и притом двойными, верх­нею и нижнею панелями, так что каждый пролет имеет аналогию с кораблем. Так вот по формуле Леви Чивита при проходе по этому мосту товарного поезда, идущего самым малым ходом, верхний предел динамической нагрузки получа­ется 3000 т на погонный фут, т. е. 1 350 000 т на весь пролет. На самом же деле верхний предел этой нагрузки есть 3 т на погонный фут, т. е. 1350 на весь пролет. На эту нагрузку он и рассчитан его знаменитыми строителями Фар-берном и Стефенсоном, и стоит с 1848 г. незыблемо, пропустив миллионы поездов с большими и малыми ходами.

Конечно, 3000 т больше 3 т, формула Леви Чивита верна, а какой в ней толк?

Всякий инженер заметил бы практическую непригодность формулы и, обра­тившись к предпосылкам, сделанным при ее выводе, легко увидел бы несоот­ветствие действительности, а знаменитый математик, привыкший со всею «евк­лидовой» строгостью перемалывать аксиомы и постулаты, не заметил грубости одного из своих постулатов, сообразно которому и получил столь высокий верхний предел.

Титова знали немногие корабельные инженеры того времени. Знаменитого Леви Чивита за его чисто математические работы знают и почитают математи­ки всего мира. Если бы вы готовились быть математиками, я пожелал бы вам стать Леви Чивитами, но вы готовитесь быть корабельными инженерами, поэто­му желаю вам стать Титовыми.

* Этот очерк — сообщение, сделанное в Отделении технических наук Академии наук СССР в 1938 г.; напечатан тогда же в «Вестнике Ака­демии наук» (№ 7-8, с. 20-31). В сноске к заглавию очерка («О кур­се и постановке преподавания математики во втузах») указано, что раньше он был прочитан в Ленинградском кораблестроительном ин­ституте под нынешним заглавием. Это был доклад, сделанный 25 ап­реля 1935 г. и напечатанный тогда же в журнале «Судостроение» (№ 7-43, с. 3-8).

(1) См. очерк А. Н. Крылова «Галилей как основатель механики» (сб. «Галилео Галилей, 1564-1642», под ред. академика С. И. Вавилова, изд. Академии наук СССР, 1943, с. 56-67); в переработанном виде вклю­чен в «Очерк истории установления основных начал механики» (в кни­ге «А. Н. Крылов, Мысли и материалы о преподавании механики в выс­ших учебных заведениях СССР», Изд. Академии наук СССР, 1943, с. 5-21).

(2) См. очерк «Кораблестроительный стаж...»

Вперед
Оглавление
Назад


Главное за неделю