Создатель русского подводного флота

Иван Бубнов на фоне большой опытовой подводной лодки «Акула». Фото из журнала «Нева», № 29, 1912

Валерий Половинкин

Выдающийся русский конструктор и ученый Иван Григорьевич Бубнов известен мировой научной общественности не только как создатель уникальных для своего времени подводных лодок и принципиально новых типов линейных кораблей для флота России, но и как основоположник фундаментальной и прикладной науки о прочности корабля, автор многих изобретений и фундаментальных работ в других областях кораблестроительной науки.

Сегодня нет ни одного боевого надводного корабля, подводной лодки, гражданского судна, которые бы строились без учета теоретического и практического наследия Ивана Бубнова. Теоретические разработки и отдельные принципы математического анализа этого гениального нижегородца ныне легли в основу сложных компьютерных программ и цифровых двойников морских сооружений.

Более того, предел прочности конструкций рассчитывается «по Бубнову» с одинаковым успехом как для современного подводного корабля, так и для корпусов перспективных космических аппаратов.

ГОДЫ УЧЕНИЯ

Иван Григорьевич Бубнов – российский ученый-кораблестроитель, профессор (1909), генерал-майор корпуса корабельных инженеров (1912) родился 18 января 1872 года в Нижнем Новгороде в купеческой семье. В 1887-м окончил Нижегородское Владимирское реальное училище и поступил в Техническое училище Морского ведомства в Кронштадте, которое блестяще окончил в 1891 году подготовкой статьи «Записка к проекту прибора для нахождения деформаций различных связей судна». Его имя было занесено на мраморную доску училища. 

После завершения курса обучения будущий конструктор получил звание младшего помощника судостроителя и был прикомандирован к Санкт‑Петербургскому порту. В 1891–1893 годах Бубнов служил в Новом Адмиралтействе, активно участвуя в постройке эскадренного броненосца «Полтава».

В 1894 году Иван Бубнов в порядке исключения поступает в Николаевскую морскую академию. И вновь за прилежное учение и участие в научной деятельности его имя заносится на мраморную доску академии – по окончании в 1896 году ее кораблестроительного отдела. В 1894 году Иван Григорьевич выступил со своим первым научным сообщением «Переборки, их подкрепление и условия их водонепроницаемости» в Морском музее.

Так начинается научная деятельность гениального конструктора. Во время обучения в академии он создает первый отечественный прибор для измерения деформаций, на крейсере «Россия» впервые в отечественной практике исследует динамику спуска корабля на воду.

В этот же период Бубнов выступает с сообщением «О точности вычислений элементов судов» в ИРТО (Русское техническое общество, основанное в 1866 году в Петербурге). Заканчивает статью «Записка к проекту прибора для нахождения деформаций различных связей судна». И, наконец, выполняет конкурсный проект океанского быстроходного крейсера, получивший первую премию в 1895 году.

По рекомендации преподавателя кораблестроительного факультета Алексея Крылова и по предложению руководства Николаевской морской академии Бубнов был оставлен в академии штатным преподавателем. Во время обучения и преподавания в академии он прослушал курсы лекций по математике, аналитической механике и теории вероятностей в Петербургском университете.

После завершения обучения в Николаевской морской академии началась его исключительно напряженная и многоплановая инженерная, педагогическая и научная деятельность.

КРАТКИЙ ПОСЛУЖНОЙ СПИСОК

1897-й – Бубнов назначается штатным преподавателем НМА и избирается действительным членом ИРТО.

1898-й – в Кронштадтском Морском собрании выступает с докладами «О подкреплении непроницаемых переборок», «Водоотливная система» и «Составление теоретического чертежа судна», получает звание старшего помощника судостроителя с назначением на Балтийский завод.

1899-й – выступает в ИРТО с докладом «О конструкции главных частей корпуса судна».

1900-й – награждается орденом Св. Станислава 3‑й степени, назначается старшим помощником заведующего Опытовым бассейном, а также назначается в комиссию по проектированию полуподводного миноносца, издает работу «Спуск судна на воду».

1901-й – назначается членом Строительной комиссии для постройки полуподводного миноносца на Балтийском заводе, издает работы «О непотопляемости судов» и «Основы статистики судостроения».

1902-й – издает научный труд «Напряжения в обшивке судов от давления воды».

1903-й – награждается орденом Св. Анны 3‑й степени, назначается начальником Кораблестроительной чертежной Морского научного комитета (МТК), преподает на кораблестроительном отделении Политехнического института, проводит успешные морские испытания первой отечественной боевой подводной лодки «Дельфин». В этом же году представляет в МТК проект подводной лодки типа «Касатка».

1904-й – утверждается адъюнктом Политехнического института по прикладной механике, назначается экстраординарным профессором того же института по кафедре строительной механики, определяется членом Особого комитета по усилению военного флота на добровольные пожертвования.

1905-й – разрабатывает вариант противоминной защиты для больших кораблей, удостоен звания младшего судостроителя, представляет проекты новых подводных лодок «Акула» и «Минога».

1906-й – награждается орденом Св. Станислава 2‑й степени, работает в комиссии по реорганизации Николаевской морской академии, готовит первый отечественный курс лекций по теории упругости и строительной механике.

1907-й – переаттестовывается в подполковники Корпуса корабельных инженеров, разрабатывает основные элементы эскадренного миноносца нового типа (при последующей разработке типа «Новик»), одним из первых получает квалификацию офицера подводного плавания.

1908-й – назначается заведующим Опытовым бассейном, представляет эскизный проект первого отечественного линейного корабля с дизель-­электрической установкой, руководит проектированием линейного корабля (будущий тип «Севастополь») на Балтийском заводе, издает курс «Теория упругости».

1909-й – производится в полковники, утверждается ординарным профессором Политехнического института по кафедре прикладной механики, издает фундаментальный труд «Дополнение к курсу строительной механики корабля».

1910-й – награждается орденом Св. Анны 2‑й степени, назначается ординарным профессором Николаевской морской академии, представляет проект подводной лодки «Морж».

1911-й – награждается орденом Св. Владимира 4‑й степени, проводит испытания крейсера Черноморского флота «Кагул» на Лукулльской мерной линии, руководит разработкой конкурсного проекта броненосного крейсера.

1912-й – издает фундаментальную монографию «Строительная механика корабля. Часть 1», оставляет службу на Балтийском заводе, производится в генерал-майоры и представляет проект подводной лодки типа «Барс», становится консультантом верфи АО «Ноблесснер» в Ревеле.

1913-й – разрабатывает проект первой большой подводной лодки водоизмещением 1100 т, работает в комиссии по испытаниям броневой защиты линкора «Севастополь».

1914-й – оставляет должность заведующего Опытовым бассейном, представляет проект первой в мире скоростной подводной лодки с паровыми турбинами, награждается орденом Св. Владимира 3‑й степени, именным подарком за создание линейного корабля «Севастополь», утверждается консультантом Балтийского завода, руководит проектированием линкора «Император Николай I», издает монографию «Строительная механика корабля. Часть 2».

1915-й – награждается орденом Св. Станислава 1‑й степени, избирается почетным членом Союза морских инженеров, представляет первый вариант проекта двухкорпусной подводной лодки (водоизмещением 954 т).

1916-й – оставляет службу на Балтийском заводе, готовит доклады «Критическое давление для тонкостенной трубы, подкрепленной ребрами» и «Об одном методе определения главных размеров проектируемого судна», утверждается в звании заслуженного профессора Николаевской морской академии.

1917-й – избирается председателем Общества корабельных инженеров, оставляет службу в АО «Петровская верфь».

1918-й – избирается председателем Союза корабельных инженеров, командируется для работы в секции по судостроению Центрального совета экспертов.

1919-й – завершает проект переделки линейных крейсеров типа «Измаил» в пассажирские пароходы, участвует в работе межведомственного комитета по созданию коммерческого флота.

Скончался выдающийся русский конструктор и корабельный инженер Иван Григорьевич Бубнов 13 марта 1919 года.

К сожалению, как отмечал выдающийся кораблестроитель Сергей Базилевский, «после смерти Бубнова не осталось ни его учеников в этой специфической области (проектирования подводных лодок), ни теоретических работ, методик, расчетов или объяснительных записок. Только готовые корабли и их чертежи».

ВЫДАЮЩИЙСЯ ИСПЫТАТЕЛЬ

Одно только перечисление итогов деятельности Ивана Бубнова свидетельствует о масштабе его личности. Например, в должности старшего помощника Опытового бассейна он практически сразу разрабатывает техническую записку, где научно обосновывает направленность всех буксировочных испытаний.

В мае 1901 года Бубнов предлагает остроумный способ одновременной регистрации скоростей буксировочной тележки и модели, а также участвует в испытаниях крейсера «Светлана», броненосца «Полтава» и минного крейсера «Посадник».

В этом же году он организует испытания на миноносце «Беркут», входившем в состав учебного отряда Морского инженерного училища. Испытания по его рекомендации были проведены при участии офицеров и воспитанников училища.

В Опытовом судостроительном бассейне Бубнов организовал и проводил испытания моделей водобронных («непотопляемых») броненосцев Э.Е. Гуляева, модели секционной подводной лодки Е.В. Колбасьева и водобронного миноносца С.К. Джевецкого.

Персонал Опытового бассейна по предложению Ивана Григорьевича активно участвовал и в работах по уточнению остойчивости находящихся в строю кораблей. Например, Бубнов в 1900 году проводил определение остойчивости минного транспорта «Амур», участвовал в опытах по определению центра тяжести броненосцев «Победа» и «Ретвизан».

В сентябре 1908 года заведующий Опытовым бассейном Бубнов в докладной записке обосновывает срочную необходимость его переоборудования. Он пишет: «Потребная мощность механизмов новых кораблей, а стало быть и их стоимость зависят от качества испытаний моделей, но устаревшие приборы и приспособления для буксировки допускают суммарную погрешность до 3% и более... Погрешность приборов может создать возможность переплат от 150–200 тыс. рублей за постройку броненосцев, что составляет свыше полумиллиона рублей только для первой серии из четырех судов. Избежать возможности подобных переплат можно только в том случае, если теперь же приступить к переоборудованию бассейна... Стоимость всех этих работ (около 52 тыс. рублей) составит всего 10% от суммы возможных переплат только за первую серию броненосцев».

В 1909 году Бубнов провел буксировочные испытания двух серий моделей подводных лодок (типа «Акула») для оценки роли удлинения корпуса и формы обводов на сопротивление в подводном положении. Полученный материал был уникален. Корабельный инженер полковник Лев Казин отмечал, что во флоте только Бубнов знает, «какую форму должна иметь подводная лодка и какой мощности надо поставить на нее мотор, чтобы сообщить ей требуемую скорость».

Опытовый бассейн под руководством Бубнова привлекался к решению практически всех задач перспективного военного кораблестроения. Например, испытания линейного корабля «Андрей Первозванный» показали, что при больших ходах на волнении образующийся бурун поднимает тучу брызг, мешающих стрельбе из носовых орудий главного калибра. Под руководством Бубнова составили проект изменения носовой части корабля, вредное влияние буруна удалось свести к минимуму.

Опытовый бассейн приобрел известность как «наиболее точный и аккуратный из всех бассейнов континента». Такая оценка его работы сопровождала просьбу фирмы «Виккерс» об испытаниях модели монитора для Южной Америки, обводы которого носили «экстраординарный характер». В марте 1912 года Бубнов представил результаты испытаний.

С 1910 года в Опытовом бассейне по инициативе Бубнова стали проводить испытания моделей коммерческих судов. Первой стала модель пассажирского парохода Сормовского завода для общества «Кавказ и Меркурий».

Особое внимание Иван Григорьевич уделял организации проведения натурных испытаний кораблей и подводных лодок. Характерными стали прогрессивные испытания крейсера «Кагул» Черноморского флота. Еще в 1909 году Алексей Крылов предложил: «Ввиду предстоящих испытаний быстроходных миноносцев и наших первых дредноутов провести в Черном море, на Лукулльской мерной миле испытания влияния глубины на волновое сопротивление».

В годы руководства Бубновым Опытовым бассейном получил развитие вопрос об испытаниях самоходных моделей кораблей с гребными винтами, целью которых было определение надлежащих размеров и расположения винтов. По словам Ивана Григорьевича, вопрос этот принадлежал «к числу таких, по отношению к которым чистая теория может дать лишь общие, в большинстве случаев – недостаточные указания».

Подобных систематических испытаний бассейн ранее не проводил, поэтому при решении вопроса о размещении винтов на броненосных крейсерах типа «Измаил» было решено обратиться к бассейнам в Германии. В то время испытания моделей с винтами выполнялись тогда по схеме Фруда. Однако Бубнов к ней относился скептически: «Когда огромное увеличение размеров и скоростей судов заставило нас перейти на еще более мелкие масштабы моделей… а число судовых винтов возросло до четырех, способ Фруда является уже совершенно ненадежным».

Напрямую задачу можно было решить подбором винтов при испытаниях построенного корабля. Однако Иван Григорьевич считал этот способ чрезмерно дорогим. Кроме того, неудачное расположение гребных валов было бы уже неустранимым.

В докладной записке Бубнов отмечал «промежуточный» способ, при котором испытания проводятся в естественных водоемах с моделями сравнительно большого масштаба (от 1/16 до 1/6), снабженными собственными двигателями. Способ этот, тоже сравнительно дорогой (испытания одной модели обходились в сумму от 5 до 10 тыс. рублей в сезон), давал достаточно точные результаты. «В наших северных озерах (в Сестрорецке, в Финляндии), по моим наблюдениям, можно рассчитывать на 120–150 рабочих часов в год в течение примерно десяти недель близ летнего солнцестояния». В этой записке Бубнов впервые предлагал создать станцию для испытания самоходных моделей. В настоящее время это стало распространенной практикой военного кораблестроения.

Немногие конструкторы удостоились чести попасть на почтовую марку. Марка Почты России. 1993

Одним из важных вопросов постройки новых крупных кораблей, и прежде всего линкоров, был выбор стали для их корпусов, так как постройка из обыкновенной стали вызвала бы недопустимый рост водоизмещения. Однако высокопрочные стали имели не вполне стабильные характеристики, что требовало организации контрольных испытаний и улучшения методов приемки.

С этой целью Иван Григорьевич Бубнов внедрил новые методы расчетов и впервые разработал систему нормирования, где значительную роль играл предел «вытягивания стали» (предел текучести). С учетом того, что Бубнов был крупнейшим специалистом в области прочности, решение этих задач было возложено на единственное исследовательское учреждение флота – Опытовый бассейн.

В начале ноября 1908 года в докладе «О нормах, допускаемых напряжений в различных судовых конструкциях» Бубнов изложил результаты крупных экспериментальных работ в механической лаборатории Политехнического института. Эти исследования стоило продолжить. В декабре 1908 года Иван Григорьевич предложил устроить Центральную испытательную станцию.

Он указывал, что для определения «предела вытягивания» требуются более точные машины и квалифицированный персонал. Кроме того, постройка кораблей большого водоизмещения выдвигает потребность опытного решения специальных задач «из области прикладной теории упругости». Среди задач станции он выделял: выработку точных методов приемки материала и контроля его качества, изучение свойств материалов и проведение экспериментальных исследований прочности конструкций.

Лаборатории станции разместили в одноэтажном здании рядом с Опытовым бассейном, соединив их крытым переходом. Заведование станцией было поручено инженеру-технологу А. М. Тихомирову. В течение 1910–1911 годов было получено и установлено новое оборудование, среди которого были горизонтальная и вертикальная разрывные машины на 50 т, уникальный 500‑тонный пресс, маятниковый копер, оборудование металлографической лаборатории, ряд других машин и приборов.

Важной задачей новой лаборатории стала контрольная проверка испытательных машин металлургических заводов, поставляющих прокат для военного судостроения. В конце 1910 – 1911 году сотрудники лаборатории А. М. Тихомиров и Б. П. Зеленецкий участвовали в аттестации и проверке машин на Южно-Днепровском, Никополь-Мариупольском, Кулебакском заводах Донецкого общества в Дружковке, Екатеринославском. А также на петербургских заводах – Обуховском, Ижорском и Невском.

В 1910 году Бубнов добился того, чтобы «приемным комиссиям и наблюдающим инженерам, принимающим сталь на различных сталепрокатных заводах… отделять из испытываемых ими планок одну десятую часть и доставлять эти планки в Опытовый бассейн вместе со всеми результатами, полученными ими при заводских испытаниях». В течение последующих лет станцией было испытано около 2000 образцов корпусной стали для линейных кораблей и подводных лодок.

Одновременно с испытательной станцией создавалась и механическая мастерская – станочный парк, который обеспечивал обслуживание и ремонт установок бассейна, а также изготовление несложного оборудования и приборов.

Таким образом, к 1913 году в бассейне, кроме буксировочных, стали проводиться механические испытания материалов, металлографические и металлургические испытания, выполняться анализы газов, воды, руд и минералов, стекла, кожи, масел и др.

Масштабность стоящих перед бассейном задач потребовала пересмотра его положения и штата (действовало положение 1896 года). Прежде всего «состоящий при С.‑ Петербургском порту бассейн для производства опытов по постройке судов» следовало прямо подчинить МТК. А также узаконить сложившееся многообразие работ, совершенно не укладывающихся в узкие рамки действующего положения, стеснявшего дальнейшие инициативы.

В конце 1910 года Иван Бубнов и Алексей Крылов подготовили проект нового документа. Задачами Опытового бассейна были определены:

«а) выработка наивыгоднейших форм и размеров судовых корпусов и двигателей для судов военного флота и определение достаточной для заданных скоростей мощности двигателей посредством опытов с моделями;

б) разработка различных вопросов, относящихся к мореходным качествам судов, путем научно поставленных опытов как над моделями, так и над самими судами; в) экспериментальные исследования различных конструкций судового корпуса и деталей его как лабораторным путем, так и на самих постройках, с целью определения наивыгоднейших размеров их;

г) исследования строительных материалов в целях использования успехов металлургии для судостроения, а также и контрольные испытания материалов, употребляемых для находящихся в постройке судов;

д) исследование вопросов, относящихся к правильному конструированию и эксплуатации судовых двигателей;

е) научно обоснованные испытания построенных судов по отношению к их корпусам и двигателям».

При такой номенклатуре решаемых задач бассейн, прежде всего усилиями Ивана Бубнова, превратился в самостоятельное научное учреждение. Положение и новый штат были утверждены 19 июня 1911 года.

В последующие годы в Опытовом бассейне работали около 40 человек, из них восемь-десять ученых и инженеров. Ближайшими помощниками Бубнова были В. В. Таклинский, С. В. Вяхирев и А. М. Тихомиров. Иван Григорьевич Бубнов исключительно бережно относился к творчеству своих коллег, особенно молодых специалистов.

УЧЕНЫЙ, КОНСТРУКТОР, ИЗОБРЕТАТЕЛЬ

Ивану Бубнову принадлежит приоритет в систематизации основных проблем прочности корабля и разработки их решения, формулировании строительной механики корабля как самостоятельной научной дисциплины. Бубнов – автор фундаментальных работ «О погашении боковой качки судна водным балластом» (1896), «О непотопляемости судов» (1901), «Основы статистики судостроения» (1901), «Напряжения в обшивке судов от давления воды» (1902), «Строительная механика и теория упругости» (1906), «Об одном методе определения главных размеров проектируемого судна» (1916). И многих других исключительно важных для кораблестроительной практики трудов – всего более 50.

Теоретические положения, разработанные Иваном Бубновым, использовались при проектировании и строительстве в 1908–1910 годах линейных кораблей типа «Севастополь» и легли в основу отечественного подводного судостроения.

В 1902 году Иван Бубнов совместно с М.Н. Беклемишевым и И.С. Горюновым спроектировал и построил на Балтийском заводе первую в России подводную лодку «Дельфин», имевшую в качестве двигателей бензиновый и электромоторы. В 1912 году по проекту Бубнова стали строиться самые совершенные подводные лодки типа «Барс».

Справедливо считать Ивана Бубнова идеологом проектирования и постройки отечественных линейных кораблей и боевых подводных лодок. Огромен и его вклад в работу межведомственного комитета по проблеме создания отечественного коммерческого флота.  Всего по проектам Ивана Григорьевича Бубнова было построено 32 подводные лодки. Он также разработал проекты линкора «Севастополь» и линейного крейсера «Измаил», за что в 1914 году был награжден золотым портсигаром с бриллиантами и вензелем Николая II.