Вот почему многие ученые, начав разработку теории качки, убеждались в бесплодности своих усилий. А известнейший кораблестроитель Англии — Рид — открыто, на весь мир, заявил о невозможности полного решения вопросов качки.

И вот за решение этой задачи взялся А. Н. Крылов — тогда еще молодой русский ученый.

В ходе этой работы ему представился случай проверить на практике правильность своих научных выводов. Это произошло в 1895 году. Царская яхта «Полярная звезда» должна была направиться в Либаву, чтобы взять там на борт царя и его свиту. Но командир яхты наотрез отказался выполнить распоряжение. Это было явное неповиновение, грозившее командиру яхты крупными неприятностями и даже судом. И все же он упорно отказывался вести судно в Либаву.

Потом выяснилось, что причиной такого поведения командира была мелководность канала, ведущего из Балтийского моря в Либавский порт, и сильная волна.

Оказывается, опытный моряк предвидел возможность удара днища о каменистое дно даже при небольшой качке яхты. И он решил: лучше пойти на конфликт с царем, чем допустить аварию.

«Скандал был огромный, — вспоминает в своих записках А. Н. Крылов, — но делать нечего, пришлось царю ехать в Петербург по железной дороге». И вот молодому профессору морской академии — А. Н. Крылову — поручают разобраться: прав ли был командир яхты, отказываясь вести судно в Либаву или нет.

Академик Алексей Николаевич Крылов (1863–1945).

И Крылов, на основе своей теории качки, блестяще доказал, что яхта не могла пройти каналом без повреждения днища. Командир яхты был избавлен от неминуемого наказания.

Разработанная Крыловым наука о качке принесла ему мировую славу. А. Н. Крылова пригласили в Англию для доклада о теории качки на заседании Общества английских корабельных инженеров. Доклад прошел с большим успехом. Заслуги русского ученого нельзя было не оценить по достоинству. И в 1898 году это Общество присуждает А. Н. Крылову — первому из иностранцев — золотую медаль. За 35 лет существования Общества такой медали за выдающиеся открытия в кораблестроительных науках вообще были удостоены только шесть ученых, и все шесть были англичанами.

Какие же явления наблюдаются при качке судна? И как можно предотвратить последствия качки или хотя бы немного обезвредить ее?

Качка бывает трех видов: килевая, или продольная, когда судно качается вокруг поперечной оси, расположенной где-то в его средней части; бортовая, или боковая, когда судно качается вокруг продольной оси, и вертикальная, когда могучая сила волнующегося моря, как на огромном лифте, поднимает весь корпус судна вверх, чтобы затем опустить его так же прямо, в бездну между волнами.

Все виды качки в условиях волнения на море дают себя знать одновременно.

Наиболее вредна для человеческого организма и для судна бортовая качка.

Что же требуется от всякого судна, чтобы оно успешно противостояло такой качке?

Еще древнеримский ученый Сенека говорил: «Чтобы корабль хорошим именовался, его надо сделать непоколебимым», Это значит, — всеми средствами добиваться от корабля умеренности и плавности качки. А плавность и умеренность качания судна в первую очередь зависят от величины размаха и периода качки.

Положим, мы как-то раскачали судно на тихой воде. Оно будет крениться то на правый, то на левый борт. Размах качки — это угол наклонения судна от крайнего положения на один борт до крайнего положения на другой борт.

Размах качки — это угол наклонения судна от крайнего положения на один борт до крайнего положения на другой борт.

А период качки — это время, в течение которого судно совершает двойной размах: с борта на борт и обратно.

Период качки — очень важная величина. По ней судят о характере качки.

Чем меньше период, тем порывистее качка, тем сильнее она отражается на человеческом организме, на прочности корпуса судна и работе механизмов.

Наименьший период качки — до 12 секунд — обычно бывает у грузовых пароходов. Наибольший — до 30 секунд — у самых крупных пассажирских.

Судно с малым периодом качки попадает в наихудшие условия даже при небольшом волнении. И наоборот, судно с большим периодом качки качается плавно и мало поддается влиянию волн. Качания судна на тихой воде называются свободными, или собственными колебаниями. В море во время волнения, кроме свободных, появляются еще вынужденные колебания судна от действия волн.

Вынужденные колебания судна имеют период, равный периоду волн, раскачивающих судно. Что это за период?

Легче всего определить этот период во время морской зыби, то есть волнения при стихшем ветре. Тогда волны движутся так, как это изображается в театрах: перемещают огромное полотно, а зрителям кажется, что волнуется море.

По всему морскому простору, ряд за рядом, бегут вдаль громадные, округлые, без пенных гребней волны. Это выведенное из покоя море никак не может еще утихомириться.

Морская зыбь дает возможность легко различить самое высокое место волны — ее гребень и самое низкое — подошву. Вот мы наблюдаем, как гребень одной волны прошел какую-то точку. Затем через эту же точку проскочил гребень следующей волны. Периодом волны и называют то время, за которое два гребня последовательно идущих волн пройдут одну и ту же точку.

Еще легче определить период волн, если проследить качание на мертвой зыби какого-либо буйка. Для этого надо, конечно, иметь секундомер. Начнет буек подниматься кверху, — нажмите кнопку. Опустится буек на прежнее место и опять начнет подниматься, — остановите стрелку. Секундомер как раз и отсчитает вам в секундах период волны. Размеры волн и их период бывают очень большой величины. Зимою в океанах встречаются волны длиною до 300 метров и периодом больше 12 секунд. Их высота доходит до 12 метров, а иногда и до 20 метров.

Самым опасным для судна при качке является случай совпадения периода свободных колебаний судна с периодом волны. Размах качки сразу достигает 40–60°. Тут судно может даже опрокинуться. Чтобы избежать этого, опытные капитаны своевременно меняют курс. Они так направляют судно относительно гребней волн, чтобы сразу же изменить соотношение между периодом свободных колебаний и периодом волны. Тогда судно будет качаться меньше и спокойнее.

Ученые давно уже добиваются того, чтобы качка не мучила людей и не мешала работать морякам. В результате было придумано много средств для успокоения качки, удачных и неудачных. О них мы теперь и расскажем.

Для уменьшения бортовой качки ставят боковые кили. Это широкие, наклонные книзу, стальные полосы шириной в 400–700 миллиметров. Их крепят к подводной части борта, поближе к днищу, — как говорят моряки — на скуле. Боковые кили сдерживают размахи судна, тормозят их, опираясь на воду. Опытом установлено, что боковые кили на одну треть уменьшают размахи качки. Они не избавляют людей от «морской болезни», но зато уменьшают вредное действие качки на прочность корпуса судна.

Боковые кили сдерживают размахи судна.

Первым, кто попытался избавить людей от мучений при качке, был английский инженер Бессемер. По профессии Бессемер был металлургом. Но непредвиденное обстоятельство заставило его стать кораблестроителем. Как-то, путешествуя по морю, Бессемер попал в сильный шторм. Много часов прокачался он на пароходе, насмотрелся на страдания людей от ужасной качки. И Бессемер решил создать такой пароход, где пассажиры чувствовали бы себя, как на твердой земле. Несколько лет добивался он своей цели.