В.Н. Краснов кандидат військово-морських наук, капітан 1 рангу, Е.А. Шитиков кандидат технічних наук, лауреат Державної премії, віце-адмірал
XVIII століття було для Росії і її флоту початком грандіозних наукових експедицій та географічних досліджень.
У 1719 р. Петро 1 посилає на Далекий Схід випускників Морської академії геодезистів Івана Євреїнова і Федора Лужина до Камчатки "і далі, куди вам вказано", для опису тамтешніх місць, "де зійшлася Америка з Азією". Дослідники пройшли на човні многомільний океанський шлях і описали 14 Курильських островів.
Федір Соймонов, Карл Верден і Василь Урусов за вказівкою Петра 1 в 1719-1720гг. виробили зйомку берегів Каспійського моря, вимірювали його глибини. Так з'явилася близька до дійсності карта цього моря. Більш уточнена карта Каспійського моря складена пізніше А.І. Нагаєвим і видана в 1796р., В якій враховувалися і результати досліджень капітан-лейтенанта І.В. Токмачова, вироблених в 1764-1765гг. У 1752г. А.І. Нагаєв склав "Атлас Балтійського моря", який служив довгі роки одним з кращих навігаційних посібників для географів і суднових штурманів.
За три тижні до смерті, в січні 1725г., Петро 1 власноручно написав інструкцію для експедиції Вітуса Берінга, названої Першої Камчатської. Ця експедиція тривала близько п'яти років (1725-1730). Помічники Берінга були лейтенанти А.І. Чиріков та М.П. Шпанберг. На побудованому в Нижньо-Камчатську Боте "Св. Гавриїл "дослідники обігнули Чукотський ніс до широти 67 ° 18 ', переконавшись в існуванні протоки між Азією і Америкою і підтвердивши ще раз факт відкриття протоки Семеном Дежнева в 1648 р. Головне питання, що стояв перед експедицією і займав довгий час Петра 1, було вирішено остаточно .
Друга Камчатська експедиція тривала десять років (1743-1753). Проект її був складений В. Берінгом і доповнений Адміралтейства-колегією. Ця експедиція була частиною Великої Північної експедиції, що мала на меті дослідити Північний морський шлях, узбережжя Льодовитого океану. Далекого Сходу і Північно-Західної Америки. Вона включала кілька загонів, очолюваних офіцерами флоту С. Г. Малигін, С. І. Челюскіна, Д.Я. і К. П. Лаптєв, А. І. Чирикова, М. П. Шпанберг та іншими. Наукове керівництво експедицією здійснювала Академія наук. Вона розробила докладні інструкції, вказала маршрути, забезпечила картами, книгами, інструментами і приладами. У результаті Великої Північної експедиції була зроблена опис берегів від Білого моря до гирла р.Колими.
Камчатська частина експедиції на чолі з капітан-командором В. Берінгом і капітан-лейтенантом О. І. Чирикова мала завдання знайти шлях до північно-західного берега Америки. З цією метою в Охотську були побудовані в 1740 р. пакетботи "Св. Петро "і" Св. Павло ". Пакетбот - вітрильне судно водотоннажністю 200-400т., Збройне кількома гарматами, призначене для посильної служби.
Прозімовав на Камчатці, в Авачинській бухті в 1741г., Берінг і Чиріков поклали тут підставу Петропавлівського порту (названий на честь пакетбот). Влітку цього року вони вийшли в море, прямуючи до Америки. В дорозі пакетботи втратили один одного з виду, і надалі плавання Берінга і Чирикова тривали самостійно.
В. Берінг на "Св. Петрові "з командою 71 чоловік після півторамісячної плавання підійшов до берегів Америки, відкрив ряд островів біля півострова Аляска і в Алеутській гряді. На зворотному шляху, затримуваний сильними вітрами, з виснаженим голодом і хворобами екіпажем Берінг підійшов до островів (які називали пізніше Командорськими), прийнятим їм за береги Камчатки. Після аварії судна команда "Св. Петра "висадилася на один з островів, де Берінг помер. Що залишилися в живих 31 чоловік на чолі зі Свеном Ваксель на відновленому пакетбот прибутку до Петропавловська.
А. І. Чиріков на "Св. Павла "вперше помітив береги Америки на південь від о-ва Ситха 16 (27) липня 1741г. Послані до берега для вибору якірної стоянки та за прісною водою дві шлюпки не повернулися до судна. Протягом двох тижнів пакетбот слідував вздовж американського берега і потім "Св. Павло "ліг на курс в Петропавловськ, куди й прибули 10 жовтня, втративши значну частину команди. По дорозі експедиція Чирикова відкрила ряд нових островів з Алеутського архіпелагу.
Один із загонів Другої Камчатської експедиції, очолюваний М. П. Шпанберг, пройшов на судні уздовж гряди Курильських островів, досягнувши берегів Японії.
Перебували при Великої Північної експедиції вчені та студенти Академії наук і Морської академії зібрали важливі наукові відомості про Сибір, Камчатці, ряді островів Тихого океану.
Географічні дослідження Камчатської експедиції перевернули існуючі на той час уявлення про північній частині Тихого океану і східних берегах Сибіру. Були відкриті численні острови, нанесена на карту лінія північно-східних берегів Росії, північно-західних берегів Америки, берегів Аляскинського затоки. Був відкритий для Росії далекосхідний шлях до Америки і Японії. Відкриття експедиції знайшли відображення в "Атласі Російському", виданому в 1745 р. Петербурзької академією наук, а також на карті, складеної А. І. Чирикова та І. Ф. Єлагіна.
Один з наслідків експедиції - виникнення в кінці XVII ст. російських поселень на Алеутських островах, Алясці і північно-західних берегах Америки, землі, яку назвали Російської Америкою. Бурхливий освоєння цих земель відноситься до часу плавання в Америку купців і мореплавця Г.І. Шеліхова в 1784 р. Так, на острові Кадьяк була заснована Павловська гавань. Центром Російської Америки стало місто Ново-Архангельськ (нині Ситка) на острові Баранова.
У періодичних виданнях Росії тих років з'явилися публікації з описами північно-західній частині Американського континенту. Наприклад, "Санкт-Петербурзькі відомості" помістили на своїх сторінках серію статей під загальною назвою "Известия про Каліфорнію". У них підкреслювалося, що ця область Америки є найбільш близькою до Росії землею по той бік Тихого океану.
До 1787г. вважалися невід'ємними права Росії на територію північно-західних берегів Америки (на північ від 55 ° широти), досягнутої експедицією А.І. Чирикова. Саме ці координати були позначені як південного кордону російських володінь в інструкції, розробленої для першої російської кругосвітньої експедиції Г. І. Муловского, що не відбулася через його загибелі в бою у про-ва Еланд (1789).
У травні 1765 р. три судна - "Чичагов", "Панов" і "Бабаєв", названі за прізвищами флотських офіцерів, командували ними, вийшли з Кольського затоки із завданням "вчинити" пошук морського шляху "Північним океаном на Камчатку". Загальне керівництво експедицією Катерина II поклала на В. Я. Чичагова. Судна мали подвійну зовнішню обшивку, що підвищує захищеність від льоду. Дослідникам вдалося досягти північно-західних берегів Шпіцбергена і широти 80 ° 30 '. Завдання пройти на вітрильному судні Північним морським шляхом залишилася невиконаною. Проте значення експедиції Чичагова не можна применшити, вона стала першою експедицією в Арктику, оснащеної спеціальним науковим обладнанням і приладами, більшою частиною сконструйованими М. В. Ломоносовим. Вона проникла на північ до широт, ще не досягнутих попередніми західноєвропейськими експедиціями.
У другій половині ХУШ ст., За наполяганням М. В. Ломоносова, була організована експедиція, очолювана капітаном 2 рангу П. К. Креніциним і капітан-лейтенантом М. Д. Левашева для подальшої опису Алеутських островів і берегів Америки. Вона проводилася в 1764-1770 рр.. і поклала початок планомірному і грунтовному дослідженню Алеутській гряди, але в цілому виявилася не зовсім вдалою.
Широкі дослідження Російської Америки зв'язуються з діяльністю Російсько-Американської компанії, в яку об'єдналися в 1798р. всі купці, що знаходилися на північно-західних берегах Америки.
Взаємозв'язок Петербурзької академії наук з флотом, безумовно, не обмежувалася спільною роботою вчених і моряків при підготовці та проведенні морських наукових експедицій. Великий внесок Російських вчених і в кораблебудівну науку, в наукові основи військового і торгового суднобудування.
Серед перших дійсних членів Петербурзької академії наук видатних результатів у галузі фізичних основ кораблебудування і мореплавства досягли Л. Ейлер і Д. Бернуллі. Швейцарець за походженням, Д. Бернуллі вісім років працював в Петербурзі (1725-1733гг.), Надрукував багато наукових праць. У стінах Петербурзької академії наук Бернуллі почав дослідження основ механіки рідини, що закінчилися капітальним працею "Гідродинаміка, або записки про сили і рухах рідин" (1738г.). Він вперше ввів у науковий обіг термін "гідродинаміка", ставши разом з Ейлером основоположником цієї науки, з якої багато в чому грунтується теорія корабля.
У рівнянні, названим ім'ям Бернуллі, показана залежність між тиском і швидкістю руху рідини по лінії струму з урахуванням дії сил тяжіння. Рівняння являє собою додаток закону збереження механічної енергії до стаціонарного руху ідеальної рідини. Значення виявленої їм закономірності для судів і технічних засобів, пов'язаних з рідким середовищем, важко переоцінити.
Л. Ейлер був запрошений до Росії за рекомендацією Д. Бернуллі. - 20 років він стає членом Петербурзької академії наук, залишаючись ним протягом 56 років, аж до самої смерті. Ним написано в Петербурзі в цілому близько 500 наукових робіт. У його основоположному праці "Загальні принципи руху рідин" (1755г.) наведені диференціальні рівняння руху ідеальної рідини. Розглядаючи зміни швидкості частинки, Ейлер вивів основне рівняння гідродинаміки, назване його ім'ям.
У повному зібранні творів Ейлера науковим основам кораблебудування присвячено чотири томи, два з них - праця "Морська наука". Вперше він був виданий в 1749 р. в Петербурзі на латинській мові, який тоді вважався загальноприйнятим для наукових публікацій. Перший том "Морський науки" присвячений опору, який відчуває тіло при прямолінійному русі у воді. Другий том безпосередньо пов'язаний з кораблебудуванням. Про це говорять назви деяких розділів: "Про становище рівноваги кораблів", "Про нахилі, який дозволяється мати кораблям", "Про дію керма", "Про дію веселий", "Про конструкції щогл" та ін Праця "Морська наука" виконано Ейлером за завданням Петербурзької академії наук. Недарма згодом академік А. Н. Крилов писав, що теорія корабля зародилася в нашій Академії наук. Ейлер розуміє, що праця з питань кораблебудування кілька академічний і складний для тодішніх кораблебудівників, і вирішує викласти його зміст у більш популярній формі і в одній книзі під назвою "Теорія корабля" (1773г.). Нова книга, написана французькою мовою, відразу отримала всесвітнє визнання і зробила реальний вплив на проектування кораблів. Її переклад на російську мову і доповнення зробив член Петербурзької академії наук М. Є. Головін, назвавши працю так: "Повне умогляд будови водіння кораблів" (1778 р.). В останній редакції книги три частини: про рівновагу корабля, на одному місці стоїть; про опір, якому пливуть по воді кораблі піддаються, і про дію керма; про оснащення і про водіння кораблів.
Головним внеском Ейлера в теорію корабля стало вчення про остійність. Метацентріческая рівняння статичної остійності при малих кутах крену практично без змін дійшла до наших днів.
У ХУШ ст. кораблебудівна наука була ще єдиною, не делівшейся на окремі наукові дисципліни, тому Ейлер займався і проблемами міцності корабельних конструкцій. Він вперше написав твір, повністю присвячене цьому питанню і має вельми довгу назву: "Дослідження зусиль, яким піддаються всі частини корабля при бортової та кільової хитавиці, і найкращий спосіб створення при їх складанні міцності, необхідної для опору цим зусиллям, без шкоди для позитивних якостей судна ". У ньому Ейлер послідовно розглядає зусилля, що діють на корабель при відсутності хвилювання, при бортової та поздовжньої хитавиці. Аналізуючи зовнішні сили, що діють на корабель при поздовжній хитавиці, Ейлер використовує поняття згинального моменту як міри вигину корпусу, показує підходи до розрахунку корпусу як балки, доводить, що основні деформації корпусу походять саме від його загального вигину. По суті, у дерев'яному кораблебудуванні не було методів розрахунку поздовжньої міцності корпусу. Суднобудівники спиралися на досвід.
Ідеї Ейлера виявилися дуже важливими для створення розрахункових методик вже при будівництві металевих кораблів, довжина яких значно зросла. Разом з тим у зазначеній роботі були викладені результати досліджень та рекомендації, відразу ввійшли в практику. Зокрема, в ній пропонувалася методика визначення критичної навантаження для стисненого стержня, при якій він втрачає стійкість. Ця критична навантаження до цих пір носить ім'я вченого. У своїй науковій діяльності Ейлер неодноразово повертається до області кораблебудування, до теорії та будівельної механіки корабля.
Оцінюючи діяльність першого покоління вчених Петербурзької академії наук, академік С. І. Вавилов поставив в один ряд Петра 1, Ейлера і Ломоносова, назвавши їх "добрими геніями нашої Академії".
М. В. Ломоносов був добре знайомий з морською справою. Ще юнаком протягом майже десяти років він з батьком на невеликому суденці "Св. Архангел Михаїл "виходив у море на промисел. Ставши вченим, Ломоносов не раз повертався до проблем мореплавання. Так, він переклав з латинської на російську мову лист Ейлера, призначене для публікації в якості передмови до згаданої книжки "Морська наука". На прохання Адміралтейства-колегій Ломоносов редагував перекладні книги по кораблебудування.
Піклуючись про флот і безпеки плавання, Ломоносов вважав мореплавання справою важливим, "проте до цього часу воно виробляється майже одною практикою". Він відзначає, що на думку зайнятися "вченим мореплавством" його навів цар Петро, який вказував, що "кораблів побудувати і безпечно пустити в море без Вспоможеніє наук неможливо". Вирішення проблеми поліпшення кораблеводіння Ломоносов бачив у впровадженні новітніх астрономічних методів визначення місця судна в море, а також у підвищенні точності числення шляху. У 1754г. Михайло Васильович запропонував ряд тем для доповідей на зборах Академії наук, що стосуються мореплавання, зокрема, теми: "Способи, як вірніше визначити хід корабельний і всякого мореплавця шлях вживати з великим збільшенням знання в мореплаванні", "Про спосіб точного вимірювання курсу корабля в море "та ін У 1759г. Ломоносов у доповіді "Міркування про більшої точності морського шляху", прочитане на зборах Академії наук, проаналізував стан морської навігації і рекомендував більш надійні способи інструментального забезпечення визначення місця і числення шляху корабля в море. Академік запропонував конструкції оптичного інструменту зі штучним горизонтом, самопишущего компаса, механічного лага вертушечного типу, барометра і інших приладів для корабля. Ломоносову належить пріоритет винаходу корабельного хронометра з чотирма пружинами, які заводилися в різний час і тим самим вирівнювали сумарну пружність пружин. Вживалися на кораблях пісочний годинник він теж удосконалив, зробивши їх більш точними. Для спрощення виготовлення морських квадрантів і підвищення точності спостереження рекомендував замінити скляні дзеркала металевими. На жаль, більшість рекомендацій вченого в той час не було реалізовано на флоті.
М. В. Ломоносову належить ідея організувати спеціалізоване наукова установа - морехідну академію, - яка повинна складатися з людей, обізнаних у математиці і особливо в астрономії, географії та механіці, і мало б своєї особливої завданням "новими рятівними винаходами" збільшити безпеку мореплавання. До першочергових завдань морехідної академії він відніс:
вивчення теорії магнітного, особливо магнітного нахилу і схиляння;
дослідження справжньої причини морських течій;
введення справжньої науки про атмосферні зміни, яка дозволяла б передбачати погоду, а особливо вітри. Усі поставлені питання стосувалися практики мореплавання.
М. В. Ломоносова, як помора, цікавили, насамперед, плавання в північних широтах, яким він присвятив роботу "Короткий опис різних подорожей по Північним морями і показання можливого проходу Сибірським океаном в Східну Індію" (1763 р.). Вчений узагальнив які дослідницькі матеріали та досвід плавання російських поморів, дав класифікацію полярних льодів і показав динаміку їх дрейфу. Разом з тим він визнавав недостатність знання Російського півночі і наполягав на обстеженні центру Льодовитого океану.
В останні роки життя М. В. Ломоносов займався підготовкою високоширотної експедиції для пошуку можливої траси Північного морського шляху. Він написав докладну інструкцію керівникові вже згаданої експедиції В. Я. Чичагово, зробив доповідь на Адміралтейства-колегій, взяв на себе турботу з постачання експедиції науковими приладами та інструментом, який виготовлявся у майстернях Академії наук і Адміралтейства. Крім того, він організував заняття штурманів з астрономії.
З академічних вчених XVIII ст. в Росії в тій чи іншій мірі займалися морською тематикою електротехнік Г. В. Ріхман, хімік Т. І. Ловіц, фізик Х. Г. Кратценштейн, математики С. К. Котельников, Н. І. Фус.
Зокрема, академік Г. В. Ріхман у статті "Про Орфірейском плаванні під водою ..." (1741г.), грунтуючись на законах гідростатики, зробив порівняння гребного підводного судна з дерева і шкіри з металевим судном. Ця стаття практичного значення не мала, але важливо відзначити науковий підхід до проблеми. Т. І. Ловіц запропонував спосіб очищення зіпсувалася прісної води за допомогою вугілля, який знайшов потім широкого застосування на кораблях, здійснювали тривалі плавання. Х. Г. Кратценштейн досліджував вплив суднового заліза на свідчення корабельного магнітного компаса.
У свою чергу, вчені-моряки також зробили гідний внесок у російську науку. Так, наприклад, випускником Морської академії Н.Г. Курганова були написані для академії підручники з арифметики, географії і геометрії, що витримали кілька видань. Широку популярність Курганова приніс створений ним підручник з російської мови, який видавався (з доповненнями) більше десяти разів. Курганов переклав з французької серію книг з військово-морській тематиці, часто вносячи в них власні розділи.
Наукові пошуки офіцерів флоту у ХУШ ст., Пов'язані з географічними дослідженнями і гідрографічними роботами за описом омивають Росію морів, розширювалися, створюючи морську географію держави.