В.Н. Краснов кандидат військово-морських наук, капітан 1 рангу, А.А. Шитиков кандидат технічних наук, лауреат Державної премії, віце-адмірал
В епоху парового флоту літопис чудових російських морських експедицій з науковими цілями була, після багаторічної перерви, продовжена трирічним навколосвітніх плаванням корвета "Витязь" під командуванням капітана 2 рангу С.О. Макарова. 12 вересня 1886 "Витязь" залишив Кронштадт. Його маршрут пролягав по Атлантичному океану через Магелланова протоку в Тихий океан із заходом в Петропавловськ-Камчатський і далі: Японія - Індійський океан - Атлантика - Кронштадт. На маршруті велися великі гідрологічні і метеорологічні дослідження.
Визначалися щільність води, температурний режим океанів, напрямок і швидкість течій, характер дна, збиралися колекції морських тварин і рослин. Корвет пройшов близько 60 тис. миль. Було виконано 254 глибоководних дослідження з 493 серіями спостережень. Оброблені результати С.О. Макаров включив у свою книгу "" Витязь "і Тихий океан", вихід якої в світ стало великим подією у світовій географічній науці. Автор був удостоєний премії Академії наук. С.О. Макаров став одним з видних океанографів світу, а назва російського військового корвета (з лютого 1892 р. - крейсера 1 рангу) "Витязь" написано на фасаді Міжнародного океанографічного інституту в Монако.
С.О. Макарову належить ідея створення кораблів для плавання в льодах. На побудованому криголамі "Єрмак" він скоїв у 1899 р. високоширотні (до 81 ° 20 ') арктичні плавання. Група науковців під керівництвом С.О. Макарова зібрала важливі дані про морські льодах, їх товщині, фізичні властивості та розподілі. Великий науковий і практичний інтерес представляють судження С.О. Макарова з гідрології Північного Льодовитого океану. Зокрема, він довів, що глибинні теплі води приходять в Арктичний басейн з Гренландського моря і опускаються в районі Шпіцбергена під холодні полярні води.
В арсеналі винаходів С.О. Макарова - бронебійний наконечник для снарядів, істотно підвищив їх пробивну здатність. Восени 1897 р. на морському випробувальному полігоні 152-мм снаряд з "Макарівська" наконечником зміг пробити крупповских 254-мм броню. Результати цих випробувань спонукали металургів шукати нові шляхи для покращення броньових плит.
С.О. Макаров розвинув новий науковий напрям в теорії корабля - вчення про живучість - і дав йому досить точне визначення, який майже в незмінному вигляді збереглося до цих пір. Живучість, як писав він, є здатність корабля продовжувати бій, маючи пошкодження в різних бойових частинах. Живучість забезпечується непотоплюваністю, що працює енергетичною установкою і зброєю, вибух-і пожежонебезпечність. Адмірал розглядав посадку пошкодженого корабля (крен, диферент, осаду) як головний і найбільш об'єктивний критерій його непотоплюваності.
Помітний вплив на розвиток науково-технічної бази флоту надав Д.І. Менделєєв. Більше 30 років він був членом-кореспондентом Петербурзької академії наук. У 1880 р., після підтвердження періодичної таблиці елементів, ім'я Д. І. Менделєєва зайняло почесне місце серед корифеїв світової науки і його запропонували обрати академіком. Однак фізико-математичне відділення Академії наук забалотували кандидатуру Менделєєва (різниця "за" і "проти" склала один голос), обравши замість нього маловідомого професора Бельштейна. Це рішення викликало бурю протестів, стало свідченням відірваності Академії від життя, ніж підірвало її авторитет. Академічним вченим не подобалося, що Дмитро Іванович підкреслював прикладне значення науки. Видатний учений близько п'яти років служив у науково-технічній лабораторії Морського міністерства, читав лекції в Морському училищі, в інтересах флоту вивчав проблеми опору води руху корабля, вирішував практичні питання освоєння Північного Льодовитого океану за допомогою криголамів.
У творі "Про опір рідин і про повітроплавання" (1880 р.) Д.І. Менделєєв значну частину своєї роботи присвятив питанням гідродинаміки. У першу чергу їм було проаналізовано розвиток теорії опору рідин - від Ньютона до Фруда. Виявляючи слабкі сторони різних теорій, він приходить до висновку про те, що "славнейшие мислителі - Ньютон, Ейлер, Бернуллі і Даламбер" - самі визнали своє безсилля в розумінні ще не вивченого опору. Звідси він робив висновок, що одними теоретичними дослідженнями проблему не вирішити, необхідно проведення систематичних випробувань моделей у гідродинамічних лабораторіях. Менделєєв ратував за натурні випробування, але найпершим завданням вважав будівництво дослідний басейну для випробувань моделей кораблів, гребних гвинтів і різних пристроїв.
Д.І. Менделєєв став ініціатором нового наукового напрямку - експериментальної гідродинаміки суден. Діапазон його наукових інтересів виключно широкий. Він займався питаннями перекладу кораблів з вугілля на рідке паливо. За ініціативою Д.І. Менделєєва в Морському відомстві створили лабораторію з дослідження властивостей пороху. На прохання морського міністра Дмитро Іванович займався розробкою бездимного пороху, винайшов і випробував стрільбами піроколлоідний порох. На жаль, через чвари між армією і флотом і амбіцій дирекції Охтенського порохових заводів піроколлоідний порох не був прийнятий на озброєння флоту.
У записці "Про дослідження Північного полярного океану" (1904 р.) Д.І. Менделєєв обгрунтував значення Північного морського шляху. Освоїти Арктику він припускав з допомогою великих криголамів. Беручи активну участь у розробці С.О. Макаровим технічних умов на будівлю першого криголама, Дмитро Іванович на рівні передескізних проекту виконав розрахунки криголама полегшеного типу, створив його модель і випробував її в дослідний басейні, введеному в експлуатацію в 1894 р. Д.І. Менделєєв запропонував також розглянути можливість освоєння високих широт з допомогою підводного човна водотоннажністю понад 2 тис. т. У великого хіміка був неабиякий технічний склад розуму.
Флотський вчений І. П. Алимов, викладав у військово-морських навчальних закладах прикладну математику і пароплавну механіку, займався теорією корабля і корабельних енергетичних систем. Його праці "Питання з сучасного стану теорії кораблебудування", "Про вплив зануреного борту на остійність судна", "Нариси системи струминного утворення судів і дослідження досвіду застосування системи" збагатили знання про корабель. І.П. Алимов запропонував оригінальну форму обводів корпусу, яку назвав "струменевого". За його рекомендацією була побудована міноноска, показала на порівняльних випробуваннях чудові ходові якості по відношенню до корабля з раніше прийнятими обводами. Займався І.П. Алимов та теплотехнікою, питаннями вдосконалення парових машин.
Інший учений-практик В.І. Калашников, використовуючи багаторазове розширення пари, домігся суттєвого поліпшення парових машин для річкових пароплавів. Пізніше Академія наук встановила премію його імені.
В основу виробництва броні були покладені роботи П.П. Амосова, вперше встановив зв'язок між будовою сталі і її властивостями.
Суднобудівна промисловість Росії в середині XIX ст. стала стимулятором розвитку металургійної промисловості в країні. Основоположником науки про метали заслужено вважається Д.К. Чернов, понад 25 років очолювала кафедру металургії в Михайлівській артилерійській академії. Завдяки його роботам процес виготовлення артилерійських знарядь, снарядів і броні був вдосконалений.
Академік П.Л. Чебишев на прохання головного командира Кронштадтського порту розробив чавунний довгастий снаряд зі сталевою головкою, призначений для обстрілу англійських і французьких металевих кораблів. Складність полягала в тому, що знаряддя у фортеці були гладкоствольною. У зв'язку з цим П.Л. Чебишовим був досліджено питання про стійкість снаряда у польоті і зроблений висновок про необхідність обертального польоту снаряда. За труди в області артилерії П.Л. Чебишов був обраний почесним членом Артилерійській академії.
Відомий "паралелограм Чебишева" отримав практичне застосування на флоті в системах управління артилерійської стріляниною. Їм же винайдений гребний механізм з ручним приводом, правда, виявився вельми ускладненим. Для кораблебудівників найбільше значення мали праці П.Л. Чебишева з прикладної математики: наближене інтегрування, інтерполяція, теорія ймовірностей, теорія найкращого наближення функцій. Конструктори особливо часто користувалися методом і формулами Чебишева для обчислення параметрів проектованого корабля.
Перехід до металевих корпусів кораблів, особливо до броненосця, породив проблему стійкої роботи і точності показань корабельних компасів. Тому в 1865 р. в Кронштадті відкривається компасна обсерваторія, яку очолив офіцер флоту І. П. Белавінец. Будучи неабияким вченим, він розробляє методи визначення та зменшення похибок компасів, для компенсації магнітного поля броненосців пропонує метод протилежних курсів. Результати проведених досліджень І.П. Белавінец публікує в роботах "Про девіації компасів і дігограммах", "Установка компаса всередині залізної човна" та ін У принципі йому належить заслуга у створенні вітчизняної школи магнітно-компасного справи.
Соратником І. П. Белавінца і одним з основоположників теорії девіації магнітного компаса став І. П. Колонг, член-кореспондент Петербурзької академії наук. Він сконструював дефлектор, призначений для вимірювання та компенсації напівколовий і креновая девіації, розробив методи розрахунку і компенсації різних видів девіації. Петербурзька академія наук за роботи з теорії девіації присудила І. П. Колонг престижну премію Ломоносова. Слід зазначити, що науково-викладацька діяльність майбутнього академіка О.М. Крилова почалася саме під керівництвом І.П. Колонг, а першою друкованою роботою О.М. Крилова була стаття "Про розташування стрілок у картушка компаса" (1886 р.). Про магнітному дефлекторі свого вчителя О.М. Крилов зробив повідомлення на засіданні фізичного відділення Російського фізико-хімічного товариства.
Проблемами флоту в Росії займалися багато науково-технічні товариства. Так, перший голова Російського фізичного товариства професор Ф.Ф. Петрушевський заклав основи вітчизняної гідроакустики. У праці "Звукові сигнали" (1882 р.) він узагальнив результати робіт з дослідження закономірностей поширення звуку в морській воді і показав, що звукові промені відхиляються в бік більш холодних шарів води. Він також зауважив, що при невеликих глибинах акваторії звук може розповсюджуватися на значні відстані за рахунок віддзеркалень від дна і поверхні води. Лекцією Ф.Ф. Петрушевского 1 жовтня 1874 відкрилися заняття в Мінному офіцерському класі в Кронштадті.
У 1887 р. членом фізичного відділення Російського фізико-технічного товариства обирається майбутній винахідник радіо А.С. Попов, 18 років пропрацював у Мінному офіцерському класі. Викладав А.С. Попов також і в Морському технічному училищі, але електротехнічна лабораторія була саме в Кронштадті, де їм скрупульозно вивчалася природа електромагнітних хвиль. Фактично Мінний офіцерський клас став не тільки навчальним, а й науково-дослідним центром з добре оснащеним загальнофізичними кабінетом. І це цілком зрозуміло, бо флот гостро потребував зв'язку між кораблями в морі, а також в електричному освітленні на кораблях.
7 травня 1895 А.С. Попов виступив у фізичному відділенні Російського фізико-технічного товариства з доповіддю, в якій обгрунтовується можливість бездротової передачі сигналів на відстань. Ця дата відзначається тепер, як день Радіо. У принципі грозовідмітник Попова з'явився першим в світі радіоприймачем. Потім був створений радіопередавач. Таким чином, з'явилася система зв'язку без проводів. У 1897 р. була проведена серія дослідів з радіозв'язку між двома крейсерами, що перебували на відстані до 5 км. Всього через кілька років дальність зв'язку вдалося довести до 150 км. Під час дослідів А. С. Попов виявив, що металеві кораблі, що знаходяться між передавачем і приймачем, впливають на поширення електромагнітних хвиль, чим передбачив ідею радіолокації. Продовжуючи дослідження, А. С. Попов запропонував спосіб визначення напрямку на працюючу радіостанцію, що ліг пізніше в основу радіопеленгованія.
Вперше на кораблях радіозв'язок була використана для практичних цілей в 1900 р. при знятті з мілини броненосця "Генерал-адмірал Апраксін". Майже до самої смерті А.С. Попов займався установкою на військових кораблях радіотелеграфних апаратів, хоча останні роки працював у Електротехнічному інституті.
Так, колись єдина наука про корабель в кінці XIX ст. поступово перетворилася на велику область комплексних технічних знань з різними науково-технічними напрямами.