George Rooke (george_rooke) wrote,
George Rooke
george_rooke

Categories:

Когда человек сжимает Землю, Часть III, Окончание

Часть I
Пояснение к I части
Часть II


Эпиграф: И аргонавт, и физики поборник страстный,
Моря он пересек, взбирался на хребты
И вывез из краев, коронам трем подвластных,
Лапландок двух, свои приборы и шесты.
И в тех местах, унынья полных, понял он,
Что, сидя дома, знал уже давно Ньютон.


Вольтер. Речи о человеке. (Voltaire. Les discours de I'homme, 1737 г .)

Стихи из эпиграфа были написаны про экспедицию Мюпертюи в Лапландию, но в принципе они подходят и для описания экспедиции Буге (или Бугера, как закрепилась фамилия в русском языке) -Годена. Но великий пересмешник Вольтер забыл одну важную истину - теория хороша только тогда, когда подтверждается практикой.
Чтобы понять, что там творилось, я процитирую Жюля Верна, который написал гораздо лучше меня: "16 мая 1735 года ученые покинули гавань Ла-Рошель. Они произвели ряд астрономических наблюдений в городе Картахене (Колумбия), в Портобелью (Панама), пересекли Панамский перешеек и 9 марта 1736 года высадились в селении Манта на территории Эквадора.
Там Бугер и Кондамин, отделившись от своих спутников, занялись изучением колебаний маятника, а затем различными путями достигли города Кито.
Кондамин двигался вдоль берега реки Эсмеральдас и составил карту всего этого района, пройденного им ценой величайших усилий.
Бугер направился на юг к городу Гуаякилю, миновал болотистые леса и достиг города Караколес у подножия Кордильер, переход через которые отнял у него неделю. Таким же путем когда-то шел испанский конквистадор Педро д'Альварадо, причем семьдесят его спутников погибли в горах, в том числе и три испанца, попытавшиеся первыми проникнуть в эту страну. 10 июня Бугер добрался до Кито. В то время в городе насчитывалось тридцать или сорок тысяч жителей; там жил епископ – председатель верховного суда, имелось несколько религиозных общин и две школы. Жизнь была довольно дешевая, только чужеземные товары продавались по баснословной цене: например, обыкновенный стакан стоил 18-20 франков.
Бугер и Кондамин взошли на вулкан Пичинча, в окрестностях Кито, извержения которого не раз оказывались роковыми для этого города; вскоре, однако, ученые поняли, что им придется отказаться от мысли вести триангуляционную сеть на такой высоте, и вынуждены были удовлетвориться установкой геодезических знаков на холмах.
«Почти ежедневно на вершинах гор, – сообщал Бугер в докладе, представленном им Академии наук, – можно было видеть необыкновенное явление, вероятно столь же древнее, как и сам мир, и в то же время, насколько известно, до нас никем не наблюдавшееся. Первый раз мы его заметили, когда все вместе находились на горе, называемой Памбамарка. Сквозь облако, которое окутывало нас, а затем постепенно рассеялось, мы наблюдали восход очень яркого солнца. Облако перешло на противоположную сторону. Оно находилось в тридцати шагах, когда каждый из нас увидел свою тень, отраженную наверху, при этом – только свою тень, так как поверхность облака была неровной. На таком близком расстоянии мы могли различить отдельные части тени: руки, ноги, голову; но больше всего нас удивило, что голова была окружена каким-то сиянием или ореолом, состоявшим из трех или четырех маленьких концентрических очень ярких кругов, в каждом из которых имелись все цвета радуги, причем красный цвет располагался снаружи. Круги находились на равном расстоянии друг от друга; последний из них был более бледным; наконец, вдалеке мы видели большое белое кольцо, охватывавшее все остальные. Глазам зрителя оно представлялось каким-то апофеозом».
Так как инструменты, которыми пользовались эти ученые, не отличались большой точностью и были подвержены влиянию разницы температур, вести наблюдения следовало очень тщательно, с исключительным вниманием, чтобы накопившиеся мелкие погрешности в конце концов не повлекли бы за собой серьезную ошибку. Поэтому, строя свои треугольники, Бугер и его товарищи никогда не определяли величины третьего угла на основании измерения первых двух: они измеряли все углы.
После вычисления в туазах пройденного пути ученым оставалось теперь определить, какую часть земной дуги составляет это расстояние; но такую задачу можно было решить лишь посредством астрономических наблюдений.
Преодолев ряд препятствий, в подробное описание которых мы не можем здесь вдаваться, и отметив несколько любопытных явлений (в том числе отклонения маятника, обусловленные притяжением гор), французские ученые пришли к выводам, полностью подтвердившим результаты экспедиции в Лапландию. Во Францию участники экспедиции возвратились в разное время. Жюсьё остался еще на несколько лет, чтобы продолжить свои естественно-исторические исследования, а Кондамин избрал для возвращения в Европу путь по Амазонке – важное для географической науки путешествие, к которому мы будем иметь случай вернуться несколько позже."

Надо сказать, что доклад Буге в Парижской Академии Наук произвел фурор. Не в плане полученных данных, ведь Буге просто подтвердил теоретические выкладки Ньютона. Признание пришло за упорство ученого и исследователя. И это было заслужено. В честь Бугу позже была выбита медаль, где Буге стоит опершись на земной шар, и тем самым сжимая его. Но о главном Буге на докладе не доложил. Все время, проведенное в Южной Америке, он посвятил и другому труду - о теории остойчивости корабля. И вот в в 1746 году, в разгар войны за Австрийское наследство был опубликован без сомнения труд почти всей жизни Буге: «Traité du navjre, de sa construction et de ses mouvements» или "Трактат о корабле, о его конструкции и о его движении".
Что по сути сделал Буге? Он сделал НАСТОЛЬНУЮ КНИГУ ДЛЯ ИНЖЕНЕРОВ-КОРАБЛЕСТРОИТЕЛЕЙ. В отличие от Эйлера, чьи "Scientia Navalis" написаны, для начала, на латыни, и пересыщены формулами, у Буге все четко и гладко.
Я сам, как человек, учившийся на инженера-радиотехника, понимаю большую разницу между практической или прикладной книгой, и наукообразным сочинением для ученого совета. Так вот, Буге выпустил книгу на французском (это тогдашний аналог английского по распространенности) для кораблестроителей, которые не следят за новейшими открытиями науки.
Из Мытника:
"В сочинении разрабатываются основы строгого учения о плавучести и остойчивости корабля, его измерения, обосновывается понятие метацентра и его радиуса, плеча восстанавливающего момента, рассматриваются многие другие вопросы мореходных качеств судна, проблемы обеспечения прочности корпуса. Самое интересное, что Бугер сознавал в целом недостаточную теоретическую подготовленность судостроителей того времени, поэтому его книга написана простым языком и не загромождена сложными математическими выкладками, что сделало ее на долгие годы учебником для кораблестроителей не только Франции, но и многих других стран.

;
Метацентрическая формула остойчивости Мв=D·l в , где r - поперечный или малый метацентрический радиус как расстояние между метацентром и центром величины судна, м; Jx - центральный момент инерции ватерлинии относительно продольной оси x или диаметральной плоскости в случае симметрии ватерлинии, м4; V - объемное водоизмещение судна, м3; Мв - восстанавливающий момент, препятствующий опрокидыванию судна, т·м; D - весовое водоизмещение судна, т; lв - плечо восстанавливающего момента, м.

Бугер впервые сделал попытку определить действующие на судно усилия и возникающий от них изгибающий момент. Для этого он вводит понятие о кривых сил веса и поддержания, которые в упрощенной форме позволяли производить прямой математический расчет (без графического решения) эпюры нагрузки (рис.24). Согласно расчетам, Бугер полагал, что изгибающий момент пропорционален произведению водоизмещения судна на его длину и равен Мизг = 39/520 DL . При изучении общего изгиба корпуса он считал его как балку, к которой применимы положения работ Галилея и Ж. Бюффона (1707-1788 гг.). Таким образом Бугер внес значительный вклад и в науку об общей прочности судна.

M изг = k·D·L , (1746 г.)
где Мизг - изгибающий момент корпуса, т, м; k - коэффициент пропорциональности; D - весовое водоизмещение судна, т; L - длина судна,, м.


Рис. 24. Графический способ определения эпюры нагрузки на корпус судна. 1 - эпюра веса; 2 - эпюра сил плавучести; 3 - эпюра результирующей нагрузки на корпус корабля.

Исследуя вопросы прочности кораблей, Бугер в своей книге поддерживает предложение французских инженеров Клерона и Гоберта о необходимости усиления общей продольной прочности корпуса корабля, ослабленного вырезами пушечных портов, специальными диагональными связями - ридерсами. Такое английское название эти балки корпусного набора получили только в начале XIX века, когда англичане освоили передовой судостроительный опыт французов по нескольким захваченным в плен французским кораблям (вероятнее всего это были корабли, уведенные английским адмиралом Худом из Тулона в 1793 г.) и английский кораблестроитель Р. Сеппингс в 1806 г. сумел внести существенные улучшения в конструкцию корпуса с диагональными связями (раскосины и палубные карлингсы)."
То есть Буге в 1746 году пришел по сути к Сеппинговскому набору, который в США ввели при Хамфрисе в 1798-м, а в Англии ввели в 1806-м!
Практически эти расчеты позволили увеличить длины кораблей с 50-60 метров до 100 метров.
Ну а учебник по кораблестроению Буге позволил строить корабли с примерно схожими характеристиками.
Напомню, что раньше правительство как заказчик часто сталкивалось с таким феноменом – построенный подрядчиком корабль не обладал в должной мере нужными характеристиками, то есть либо имел меньшую, нежели требовалось, скорость, либо плохую остойчивость, либо рыскал при слабом ветре, и т.д.
Конечно же, корабль отсылали на доводку – дорабатывали корпус, перераспределяли грузы и вооружение, меняли мачты или такелаж, и в результате появлялись номинально 70-пушечные корабли которые не могли нести более 62 пушек (из-за угрозы дифферента или крена); появлялись фрегаты, совершенно непонятно ведущие себя при нормальном ветре (читавшие О’Брайана понимают, о чем я говорю), корабли, плохо слушающиеся руля и т.п.
Естественно такая ситуация на устраивала ни заказчика (государство), ни тех, кто эти корабли потом эксплуатировал (военно-морской флот). Тем более, когда по канонам линейной тактики вся армада кораблей должна была идти в кильватерном строю с одинаковыми промежутками между мателотами, и производить одинаковые маневры во время боя, что как раз подразумевало примерно одинаковые характеристики, вооружение, маневренность и т.д.
Книга Буге помогла решить эту проблему и строить корабли хотя бы с ПРИМЕРНО ОДИНАКОВЫМИ характеристиками (в деревянном кораблестроении при тех способах обработки строить полностью идентичные по характеристикам корабли не удавалось в принципе). То есть Буге по сути заложил основы постройки ОДНОТИПНЫХ флотов.
И именно корабли, построенные "по Бугеру" позволили французам позже отработать тактику боя на отходе и победить в войне за Независимость. Я совершенно не шучу. Для любой тактики необходимы не только теоретические наработки и хорошие исполнители, но и техника, на которой применение данной тактики возможно.
Что нужно было с точки зрения техники для исполнения французской тактики? Единообразность и схожая маневренность кораблей, поскольку маневры должны были выполняться как часы, фактически одновременно. И французские корабли это обеспечили.
Как-то так.
Tags: наука и техника
Subscribe

  • Как спускали на воду USS Constitution

    Спуск на воду даже парусного корабля - это довольно тяжелая инженерная задача, и не всегда получается хорошо. Что нужно для удачного спуска? Сначала,…

  • Обшивка медью

    Впервые использовать медь для подводной обшивки корпуса придумали еще в 1708 году, когда с таким предложением к Адмиралтейству вышел кэптен Чарльз…

  • Про технологии

    Просто пример, как одно тянет за собой другое. И естественно же - Крымская война. В 1854 году британский промышленник Генри Бессемер добился…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 3 comments