А. Н. Крылов свое свободное время посвящал изучению математических наук в объеме университетского курса. Здесь пришло на помощь счастливое обстоятельство. Дядя Алексея Николаевича — Александр Михайлович Ляпунов, ученик знаменитого русского математика П. Л. Чебышева и в будущем сам знаменитый математик, в то время готовился к сдаче в Петербургском университете магистерского экзамена и готовил свою знаменитую магистерскую диссертацию. Он оказал большое влияние на молодого А. Н. Крылова и руководил его математическими занятиями. Многие математические идеи, которые П. Л. Чебышев высказывал на своцх лекциях и в беседах со своими учениками, доводили до Алексея Николаевича через А. М. Ляпунова. Поэтому с полным правом А. Н. Крылова можно причислить к ученикам самого П. Л. Чебышева.
Неудивительно поэтому, что по своим знаниям молодой А. Н. Крылов превосходил даже некоторых преподавателей училища. В 1884 году он окончил Морское училище и был произведен в мичманы с награждением премией и с занесением его имени на мраморную доску.
По окончании Морского училища А. Н. Крылов был прикомандирован к известному нашему специалисту по компасному делу И. П. Коллонгу, работавшему в Главном гидрографическом управлении и уже раньше обратившему внимание на блестящие успехи А. Н. Крылова. Про Коллонга, фанатика компасного дела, во флоте в шутку говорили: «Коллонг считает, что корабли строятся для того, чтобы было на чем устанавливать компасы». Под его руководством А. Н. Крылов выполнил свои первые научные работы, приобрел прочные навыки в вычислениях — навыки, которые он с тех пор не переставал развивать, совершенствовать и передавать другим. Дело в том, что на показания корабельных компасов часто оказывало влияние железо. Практическое значение исследований А. Н. Крылова моряки смогли оценить после гибели двух пассажирских пароходов у берегов Ирландии в 1862 году. Расследование катастрофы, унесшей более двухсот жизней, показало, что эти пароходы наскочили в тумане на берег, полагаясь на искаженные показания компаса. А. Н. Крылов решил эту проблему и вывел русское компасное дело на первое место в мире.
А. Н. Крылов, посвятив компасу свои первые научные работы, вернулся к этим вопросам более чем через пятьдесят лет — накануне Великой Отечественной войны 1941–1945 годов. Он исследовал теорию гироскопического компаса, который стал соперником магнитного компаса на морских и воздушных кораблях. Гироскопический компас основан на принципе волчка, т. е. тела, быстро вращающегося вокруг оси. Волчок можно сконструировать так, что эта ось, подобно магнитной стрелке, будет сохранять неизменное положение в пространстве, независимое от перемещения корабля. С осью можно соединить стрелку, которая будет направлена на север все время, пока поддерживается вращение волчка. Первый прибор такого типа, под именем гироскопа, был изобретен французским физиком фуко в 1852 году. Практическое же применение гироскоп получил лишь в XX веке.
В последних своих работах по компасному делу А. Н. Крытое разработал чрезвычайно важную теорию влияния качки корабля на показания компаса.
Добившись на первых же порах своей научной деятельности значительных успехов, молодой ученый не захотел ограничиваться этой сравнительно узкой областью знания. Его привлекали теория корабля и кораблестроение вообще как «обширное поле для применения математики».
Корабль — даже самой совершенной постройки — может оказаться беззащитной скорлупкой во время бури среди необъятных просторов океана. Тысячи опасностей угрожают кораблю, начиная с того момента, когда его спускают на воду. История кораблестроения знает многочисленные примеры того, как великолепнейшие корабли гибли при спуске на воду, при испытаниях, при ремонте, не говоря уже о случаях гибели в открытом море, во время тумана, бури, в бою.
Задача корабельного инженера, сооружающего корабль, — создать его таким, чтобы он был надежно защищен от натиска стихий, от всех случайностей, от оружия неприятеля. Решение этих задач достигается путем математического расчета.
Чтобы подготовить себя к серьезной работе в этой области, А. Н. Крылов решил поступить на кораблестроительное отделение Морской академии. После того как А. Н. Крылов проработал год на Франко — русском судостроительном заводе, он был зачислен в 1888 году в число слушателей Морской академии.
В конце 1890 года А. Н. Крылов окончил Морскую академию с занесением на мраморную доску. А. Н. Крылов был оставлен при академии для подготовки к профессорскому званию. Вскоре он становится штатным преподавателем Морского училища и доцентом Морской академии по математике. С 1892 года А. Н. Крылов стал читать в Морской академии курс теории корабля.
А. Н. Крылов вскоре заметил, что у корабельных инженеров была привычка производить вычисления по весьма неудобям схемам с громадным числом (10–12) значащих цифр, из которых по самой сути дела могли быть верными лишь первые три, а все остальные были неверны и вместе с тем для практики не нужны. В своем курсе теории корабля А. Н. Крылов разработал рациональные приемы кораблестроительных расчетов, придерживаясь принципа: производить все вычисления с точностью, соответствующей требованиям практики. Насколько существенной была произведенная им реформа кораблестроительных вычислений, видно из того, что количество лишних цифр достигало в некоторых кораблестроительных расчетах, выполнявшихся по старинке, 97 процентов.
С 1893 года А. Н. Крылов стал читать в Морской академии учение о качке корабля.
В 1898 году А. Н. Крылов напечатал две свои замечательные работы, в первой из которых был дан исчерпывающий ответ на вопрос о поведении корабля при любом волнении, а следовательно, решен вопрос о мореходных качествах корабля еще до спуска его на воду, над чем когда‑то безуспешно работал английский судостроитель В. Фруд.
Во второй работе был разрешен другой основной вопрос: какие усилия возникают в различных частях корпуса корабля при качке, и тем была дана возможность обеспечить надлежащую прочность корпусу корабля.
Эти работы заслуженно принесли автору мировую известность как первому специалисту в области теории корабля.
Теорию А. Н. Крылова ввели в курс всех судостроительных школ мира.
С момента основания Политехнического института в Петербурге, в которой А. Н. Крылов принимал деятельное участие, он читал на кораблестроительном факультете курс вибрации судов — «предмет тогда новый, ни в одном из учебных заведении не излагавшийся». Речь идет об исследовании сотрясений корабля, вызываемых работой машины. Если толчки судового механизма совпадали с собственными колебаниями корабля, то на ступало явление резонанса. Корабль начинал вибрировать в такт оборотам машины, и вся его конструкция могла разрушиться.
Разработав всю теорию строго математически, А. Н. Крылов указал, как избавиться или, по крайней мере, уменьшить вибрации судна и влияние резонанса, крайне вредное для его прочности.
В развитии научно — технической деятельности А. Н. Крылова видную роль сыграла его работа в 1900–1908 годах в Опытовом бассейне Морского ведомства. Этот бассейн был основан по инициативе гениального русского химика Д. И. Менделеева в 1891 году. Со свойственной ему прозорливостью Д. И. Менделеев понял громадное значение научного эксперимента в виде предварительного испытания моделей судов при их проектировании.
При работе в Опытовом бассейне А. Н. Крылов подружился со знаменитым адмиралом и ученым Степаном Осиповичем Макаровым, оказавшим очень большое влияние на молодого А. Н. Крылова. К этому периоду относятся работы А. Н. Крылова по непотопляемости корабля.
С давних пор (Алексей Николаевич в шутливом вступлении к одному из своих докладов приводил пример Ноева ковчега) корабль подразделялся на отсеки (отделения) посредством перегородок. Если корабль получал пробоину, то воду начинали выкачивать, стараясь изолировать ее в пределах поврежденного отсека. А. Н. Крылов доказал и опытным путем, и путем расчетов, насколько важно придерживаться определенной системы размещения отсеков при строительстве корабля, а также предложил и обосновал прием затопления отсеков, парных к поврежденному, как единственный во многих случаях способ спасения судна. Дело в том, что при больших пробоинах нет возможности быстро выкачать вливающуюся воду; равновесие корабля нарушается, он накреняется и при небольшом волнении может опрокинуться и затонуть. Затопление надлежащего отсека посредством специальной системы труб и клапанов выравнивает корабль, восстанавливая частично одно из его важнейших мореходных качеств — устойчивость. Нужно лишь суметь в угрожающей обстановке правильно выбрать, что затоплять. Для этой цели А. Н. Крылов составил специальные «Таблицы непотопляемости», которые получили распространение в мировом военном кораблестроении.
