Articole

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Citații
  • Valori
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF

Abstract

Această lucrare trece în revistă cariera inginerului rus de la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea Alexei Nikolaevich Krylov (1863–1945). A adus contribuții prodigioase la domeniile ingineriei marine, arhitecturii navale, rezistenței materialelor, fizicii, computerelor analogice, balistică, matematică aplicată, astronomie și educație inginerească. În prezent surprinzător de necunoscut în Occident, Krylov a obținut faima internațională în 1899 când a devenit primul străin care a primit o medalie de aur de la Royal Institution of Naval Architects din Londra. După ani de revoltă, după Revoluția Rusă din 1917 și războiul civil ulterior, Krylov a contribuit la restabilirea contactelor științifice cu Occidentul și la definirea politicii tehnologice sovietice. Mai târziu în viață, erudiția sa s-a extins în istoria științei și tehnologiei. Această lucrare se concentrează pe prima sa lucrare revoluționară: dezvoltarea metodelor de corectare a deviației busolei și proiectarea corespunzătoare a noului său dromoscop.

complet

Introducere

În 1862, cu treizeci și șase de ani înainte ca Krylov să-și dezvolte „Teoria generală a oscilațiilor unei nave pe valuri”, eminentul inginer și arhitect naval englez, William Froude a remarcat:

Astfel încât, atunci când o nouă navă este trimisă pe mare, constructorul ei trebuie să-și urmărească comportamentul pe mare cu un ochi la fel de neliniștit și nesigur ca și cum ar fi fost un animal pe care l-a crescut și pe care îl creștea și spera că va ieși bine - nu o lucrare pe care a terminat-o el însuși și a cărei performanță a putut să o prezică în virtutea principiilor pe care le-a acționat conform planului ei. 1

Această afirmație a sugerat că, deși au fost făcute și adoptate mari progrese științifice și matematice în arhitectura navală, a existat un risc palpabil. Tratatul clasic al lui Froude Pe rularea navelor în cele din urmă a explicat un fenomen cu certitudine matematică, dar teoria nu a reușit să analizeze pericolele asociate cu înclinarea și ridicarea, în special atunci când arcul și pupa unei nave călăresc crestele valurilor, în timp ce corpul este supus unor tensiuni enorme de îndoire. În memoriile sale, Krylov a scris despre o întâlnire fatidică în 1895 cu amiralul N. M. Chihachjov de la Marina Imperială Rusă. Chihachjov a pus întrebarea cu privire la câtă adâncime de rezervă ar fi necesară sub chila navei pentru a preveni lovirea fundului în timpul pitchingului. Krylov a reamintit:

În acea perioadă, exista doar teoria lui Froude pentru rularea unei nave a cărei secțiune transversală era presupusă a fi mică în ceea ce privește dimensiunile unei unde înainte. Era evident că această teorie nu se aplica la pitching. 2

Astfel, sarcina de a dezvolta o teorie generală a navei a devenit o realizare supremă pentru Krylov, care a primit aprecieri internaționale atunci când și-a prezentat concluziile la Royal Institution of Naval Architects din Londra în 1898.

Pentru a înțelege cum acest inginer naval a atins acest lucru și multe alte etape tehnologice, este instructiv să aflăm despre anii de formare și educație. Un studiu al vieții și operei lui Krylov este un portal pentru a vizualiza contribuțiile intelectuale abundente ale Rusiei în secolele XIX și începutul secolului XX. Cu toate acestea, cunoștințele occidentale despre istoria științei și tehnologiei rusești și sovietice au fost puține, în mare parte împiedicate de incapacitatea cercetătorilor de a citi în limba originală, precum și de faptul că literatura relevantă limitată a fost pusă la dispoziție în afara URSS. Acest lucru ar trebui să fie de o importanță deosebită pentru istoricii ingineriei, deoarece o serie de lucrări inovatoare au fost ignorate sau subutilizate în Occident. Se descoperă, după cum afirmă savantul Loren Graham:

că istoria științei și a tehnologiei este la fel de importantă pentru înțelegerea istoriei rusești la fel ca și istoria literaturii ruse, un subiect considerat obligatoriu în multe programe de studii rusești. 4

În mod tradițional, aceste programe academice au fost lipsite de studii asupra științei și tehnologiei rusești și sovietice și, în această măsură, acest lucru poate explica de ce realizările remarcabile de inginerie ale lui Krylov și ale altora au fost în mare parte trecute cu vederea în Occident.

Începuturi timpurii

Aleksej Nikolaevich Krylov (Figura 1) s-a născut la 15 august 1863 (conform calendarului gregorian de stil nou și la 3 august pe calendarul iulian) în satul Lipovka din regiunea Ardatovsky din provincia Simbirsk din Imperiul Rus . Tatăl său, scutierul Aleksandr Nikolaevich, a fost un veteran al războiului din Crimeea, unde a slujit în aceeași brigadă de artilerie cu marele romancier L. N. Tolstoi. Bătrânul Krylov a fost, de asemenea, un scriitor desăvârșit ale cărui articole au apărut în jurnale bine cunoscute, de exemplu, Buletinul Europei (Vestitorul Europei), și a cărui carte Jekonomicheskoe Znachenie Belomorskogo Kanala (Importanța economică a Canalului Mării Albe) și-a reflectat erudiția asupra multor subiecte. Mama lui Alexei, Sofia Viktorovna, era un membru al nobilii familii Lyapunov, care, după legendă, erau descendenți direcți ai prințului războinic și al sfântului Alexandru Nevsky. 5

Publicat online:

CIFRE 1. Tânărul Aleksey cu mama sa în 1864.

CIFRE 1. Tânărul Aleksey cu mama sa în 1864.

Încă de la o vârstă fragedă, Krylov a fost în compania intelectualității din Sankt Petersburg care a vizitat casa familiei în lunile de vară. Un invitat frecvent a fost unchiul său, Aleksandr Mihajlovich Ljapunov, care era student la matematică la Universitatea din Sankt Petersburg și care va deveni ulterior un renumit profesor de mecanică la Universitatea din Harkov. 6 Lyapunov a fost și primul profesor de matematică al lui Aleksey. Printre alți prieteni de familie se numărau I. M. Sechenov, fost sapator care a devenit profesor de fiziologie, 7 și V. P. Filatov, academician și renumit oftalmolog. 8 Tânărul Krylov (Figura 2) a avut, de asemenea, ocazia să trăiască și să studieze în străinătate în orașe memorabile care i-au afectat foarte mult traiectoria vieții. La Marsilia a învățat să vorbească franceza; Sevastopol l-a impregnat cu dragostea de mare și interes pentru istoria navală; iar într-o sală de gimnastică de la Riga stăpânea limba germană - și cel mai reticent latina - o limbă care, spre surprinderea sa, mai târziu va fi instrumentală în crearea primei sale capodopere tehnologice. 9

Publicat online:

FIGURA 2. A. N. Krylov la vârsta de zece ani în 1873.

FIGURA 2. A. N. Krylov la vârsta de zece ani în 1873.

În aprilie 1877, la începutul războiului ruso-turc, un neliniștit Aleksey i-a scris tatălui său „Tu însuți iubești marea și nu vreau să înghesui inutilul latin și grec, trimite-mă la școala navală”. 10

Educația unui inginer marin și arhitect naval

Tatăl lui Krylov a susținut visul fiului său de a participa la Școala Navală din Sankt Petersburg, care a fost fondată în 1701, iar astăzi este cunoscută sub numele de Petru Marele Corp Naval - Institutul Naval din Sankt Petersburg. Concurența a fost intensă, cu 240 de candidați pentru patruzeci de posturi vacante. Tânărul Aleksey a fost unul dintre cei care au obținut admiterea și din 9 septembrie 1878 până la 1 octombrie 1884 s-a remarcat din punct de vedere academic, absolvind în calitate de intermediar la vârful clasei sale (Figura 3). 11 Pentru această realizare, numele său a fost ștanțat în aur pe placa de marmură a Școlii. Mai mult, Krylov a primit o bursă de 330 de ruble (salariul lunar al unui soldat în acel moment era de 57 de ruble). 12

Publicat online:

FIGURA 3. Militarul Krylov la absolvire în 1884.

FIGURA 3. Militarul Krylov la absolvire în 1884.

Ceea ce îl deosebește pe Krylov de mulți dintre contemporanii săi este o cunoaștere magistrală a matematicii îndreptată spre soluționarea problemelor practice de inginerie. Într-un eseu despre opera vieții sale, Krylov a scris „Din 1887 principala mea specialitate a devenit arhitectura navală sau, mai bine spus, aplicarea matematicii la diferite probleme ale afacerilor maritime”. 13

În pofida rigorii academice a Școlii Navale, Krylov a căutat un nivel mai înalt de pregătire în matematică, urmând de fapt multe cursuri la Universitatea din Sankt Petersburg care erau predate în limba franceză. 14 La Universitatea din Sankt Petersburg, Krylov a beneficiat în mod deosebit de instrucțiunile matematicianului de renume internațional, Pafnutij L’vovich Chebyshjov, care a fost prezentat lui Krylov de A. M. Ljapunov. 15 Aceste prelegeri au lăsat o impresie de neșters asupra tânărului inginer marin, care mai târziu în viață ar reflecta:

Prin natura lor, expunerea prelegerilor lui Chebyshjov, deși citită la Universitate, prezintă un interes deosebit pentru tehnicieni și ingineri, deoarece el nu se mândrea cu scopul de a face cursul ireproșabil de riguros, dar se mulțumea cu strictețea înțeleaptă, fără erori, care comunică imuabilitatea rezultatelor. Scopul său a fost pur și simplu practic - să-și învețe ascultătorii esența problemei într-o formă concisă și accesibilă, împreună cu cele mai importante aplicații. 16

Prin cariera sa de inginer, Krylov ar studia și aplica lucrările lui Chebyshjov și Ljapunov către soluția celor mai importante probleme ale ingineriei marine și ale arhitecturii navale. Cu titlu de exemplu, Krylov a demonstrat eficacitatea utilizării polinoamelor Chebyshjov - cândva se credea că rezidă exclusiv în domeniul teoretic - în calcularea volumului scufundat al ferului Retvizan. El a arătat că aplicarea Regulii Chebyshjov, adică, a obținut rezultate de integrare numerică care au fost mai precise - și au durat mult mai puțin timp de calcul - decât alte formule, cum ar fi Regula lui Simpson. 17

În investigațiile dvs. nu v-ați limitat în mod abstract la latura științifică; ați furnizat întotdeauna exemple și îndrumări cu privire la aplicațiile lor practice, atingând de fapt aspecte pur maritime: cea mai avantajoasă formă de contururi ale navei, teoria propulsiei, rularea navei în mări agitate etc. Această parte practică a cercetării dvs. ați îmbrăcat-o întotdeauna într-o formă accesibilă inginerilor, mai ales într-o prezentare orală, când ați găsit timp în mijlocul întregii lucrări pentru a vă împărtăși descoperirile nu numai cu oamenii de știință puri la conferințele lor, ci și cu reprezentanții practici ai societățile tehnice. 21

Dezvoltarea teoriei de reglare a busolei

După absolvirea vârfului clasei sale la Școala Navală, lui Krylov i s-a oferit un post de ofițer de torpile, fără examinare. Cu toate acestea, decizia sa a fost să lucreze în biroul hidrografic principal la problema devierii busolei, sub egida profesorului Ivan Petrovich de Colongue de la Academia Navală Nikolaev, 22 ale cărei lucrări Krylov le-a studiat în pregătirea examenelor sale finale la Naval. Şcoală. 23

Tânărul bărbat de mijloc a fost imediat atras de complexitatea matematică a devierii busolei, una dintre cele mai presante probleme tehnice cu care se confruntă marinele lumii. Prima înregistrare a devierii busolei a fost făcută de navigatorul portughez Dom João de Castro în 1538, când a observat că fierul tunului navei a determinat devierea acului busolei. 24 Până la mijlocul secolului al XIX-lea, fericirile au început să înlocuiască navele de război din lemn, iar problema a devenit semnificativă. În timp ce această inovație a redus vulnerabilitatea unei nave de război în luptă, prezența armurii navei a amplificat efectele abaterii busolei. Erorile de navigație rezultate au dus uneori la consecințe catastrofale, dovadă fiind două naufragii într-o lună de pe coasta Irlandei în 1862, care au dus la peste două sute de victime. 25

Primele studii despre știința magnetismului navelor și identificarea naturii tensorale a acestuia au fost făcute de polimatii germani și francezi, Carl Friedrich Gauss 26 și Siméon Denis Poisson 27 în 1833 și, respectiv, 1838. S-a recunoscut că abaterea unei busole magnetice la bordul unei nave de fier se datorează parțial magnetismului permanent al navei (atribuit proprietății „fierului dur” al navei) și magnetismului tranzitor indus în structurile verticale și orizontale „atribuit navei” proprietate moale). 28 Subtilitățile utilizării diferitelor aliaje pentru construcția navelor, fiecare păstrându-și magnetismul în grade diferite, erau omniprezente. Mai mult, atunci când se suprapune cu magnetismul indus tranzitoriu, care este o funcție a poziției navei și a poziției relative față de ecuatorul magnetic, complexitatea problemei ar fi agravată în continuare. 29

La intrarea în atelierul de busolă de la Amiralitate, Krylov a fost oarecum surprins când profesorul de Colongue l-a întrebat dacă citește latină. După ce l-a auzit pe bărbatul de mijloc reamintindu-și zilele în care a studiat-o la gimnaziul de la Riga, de Colongue i-a înmânat lui Krylov o ediție veche a „Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata” („Intensitatea forței magnetice a Pământului redusă la măsurarea absolută”). A adăugat profesorul

Studiați acest articol în cel mai fundamental mod, faceți un rezumat în limba rusă și arătați-mi. Dacă ceva nu vă este clar, veniți la apartamentul meu după ora 18 și vă voi explica ce este necesar și, în plus, în fiecare zi, aici, la Departamentul Busolă, arătați-mi rezultatele, rezultate din observațiile și tratamentul preliminar.

Așa a fost prima sarcină a gospodarului. 43

Semnificativ, de asemenea, dintr-o perspectivă istorică, este faptul că analiza ulterioară a lui Krylov a deviației busolei s-a bazat pe ecuațiile generale ale lui Gauss - nu pe ipotezele implicite în formularea lui Poisson, așa cum se întâmplase în Anglia, Franța și Austria. Bazându-se pe cunoștințele sale fundamentale obținute din lucrarea originală a lui Gauss, Krylov a studiat lucrările scrise în anii 1860 de A. Smith și F. J. Evans, precum și analizele matematice ale lui P. G. L. Dirichlet. De aici, Krylov a dezvoltat prima teorie generală și completă pentru devierea busolei. După o analiză amănunțită și încurajată de profesorul de Colongue, bărbatul de douăzeci și doi de ani a publicat prima sa lucrare tehnică în al cincilea număr din Colecția Marine (Digest maritim) la 26 mai 1886 (14 mai, calendarul iulian) intitulat „O raspolozhenii strelok na kartushke kompasa” („Despre aranjarea acelor pe cardul busolei”). 47

Lucrarea inovatoare a lui Krylov a recunoscut contribuțiile anterioare la acest subiect ale lui A. Smith și F. J. Evans în care ordinea a șasea și termenii superiori ai deviației busolei au condus la valori neobișnuit de mari între 6 ° și 8 °. Cu toate acestea, el a susținut că eroarea a fost propagată inerent din cauza presupunerii subiacente că întregul magnetism al acului busolei este concentrat la vârful său. Mai mult, acel magnetism a fost presupus a fi constant și independent de lungimea acului. În acest scenariu, momentele magnetice sunt pur și simplu proporționale cu lungimea acului. Krylov a remarcat faptul că conjectura lui Poisson necesita ca lungimea acului să fie infinit de mică în ceea ce privește distanța de la acesta la cea mai apropiată masă de fier. Acesta, a argumentat el, nu era nici rezonabil, nici în concordanță cu mijloacele mecanice de compensare. 48

Proiectarea Dromoscopului