Мы не раз писали о наших соотечественниках-ученых и изобретателях по разным причинам, покинувшим страну и реализовавшимся в эмиграции. Их судьба сложилась тоже по-разному. Бывает, как в случае с Сикорским, когда фамилию знают миллионы, но большинство не сможет конкретизировать, в чем же был его вклад в развитие авиации как конструктора. Бывает, наоборот. Число наших граждан, смотревших цветное кино на домашних видеомагнитофонах на порядки превышало тех, кто знал, что у истоков этой технологии стоял русский электроинженер и военный пилот Александр Понятов. С Николаем Минорским (1885 - 19) история обошлась еще жестче: его имя в родной стране оказалось практически забыто, его изобретения – известны относительно узкому кругу специалистов, но его с полным правом считают ученым с мировым именем.
Впрочем, поначалу казалось, что в будущем его ждут не научная работа, а успешная карьера военного моряка. После окончания гимназии, он подает добровольное прошение о зачислении на службу и становится юнкером 18-го флотского экипажа Балтийского флота. В отличие от армии, юнкер на флоте – не курсант военного училища, а вольноопределяющийся (доброволец), который мог претендовать на офицерский чин, в случае успешной сдачи экзаменов по программе Морского корпуса.
А вскоре юнкер Минорский побывал и в первом столкновении, правда, не с иностранным противником. 20 июля 1906 года учебное судно «Рига» (по сути, плавучая казарма, где новобранцы проходили «курс молодого бойца») встретилось в море с крейсером «Память Азова», где случился мятеж. Мятежники, подняв красный флаг, спешили в Ревель, надеясь поднять там вооруженное восстание. Встретив «Ригу», они попытались высадиться на ее борт, посчитав, что два захваченных корабля лучше, чем один. Но офицеры и юнкера «Риги» быстро разоружили и заставили сдаться сторонников мятежников среди своей команды, а капитан учебного судна умелыми маневрами предотвратил угрозу абордажа и сумел оторваться от крейсера. За свои действия юнкер Минорский был награжден серебряной медалью «За храбрость» на георгиевской ленте.
Затем было повышение в гардемарины, новые плавания (на крейсере «Богатырь») и, наконец, в апреле 1908 года – успешные экзамены и присвоение офицерского чина поручика. Но к этому времени жизненные планы Николая Минорского изменились и уже через месяц он подает прошение о зачислении его в запас. Он едет учиться, сначала в университет Нанси (Франция), потом – в Санкт-Петербургский политехнический институт, где получает диплом инженера-электрика.
Но на дворе 1914 год и его ждет новый поворот судьбы: вместе с началом войны поручика Николая Минорского призывают из запаса на службу, младшим минным офицером на линейный корабль «Севастополь» (в то время в заведовании минёров находилась вся корабельная электротехника). В силу ряда причин, линкор «Севастополь» за время войны совершил лишь один боевой выход, но Минорский не сидел без дела в кронштадтских казармах. Его познания в технике обратили на себя внимание командования и вскоре в его ведении оказалось оснащение кораблей флота гироскопическими компасами (которые в то время были технической новинкой). На практике это означало: организовывать закупки новой техники, в том числе за границей, устанавливать ее, обучать эксплуатации и ремонту. И все это в условиях идущей не первый год войны. Но Минорскому словно было мало этой нагрузки и в 1916 г. он пишет и издаёт книгу «Гироскопический компас» – первый в России учебник для подготовки специалистов по этим новым приборам. А кроме того, активно занимается конструкторской и изобретательской деятельностью. К началу 1917 года он создает два новых электронавигационных прибора. Первый наносил на карту путь корабля на основе данных о его курсе и скорости, передаваемых с гирокомпаса и лага. Позже аналогичные устройства стали называть одографами. Второй - «гирометр» - был создан на основе гироскопа и предназначен для измерения углов рыскания на ходу корабля. Это был первый шаг к разработке автоматических систем управления кораблем, которые и принесли впоследствии Минорскому мировую славу.
Командование флотом заинтересовалось гирометром и Минорского отправили в командировку в Лондон, где предполагалось изготовить опытную партию устройств, чтобы затем испытать их на линкорах Балтийского флота. Пока приборы делают, Минорский выполняет ряд других поручений военно-морского ведомства, одно из них приводит его в Париж, где он и встречает новости о большевистском перевороте в Петрограде.
В этом водовороте событий, разрушившем прежнюю систему военного управления, о Минорском просто забыли. Понимая, что новой власти его приборы не нужны и не интересны, в середине 1918 года он принимает решение не возвращаться в Россию, а эмигрировать в США. Здесь он вскоре стал помощником известного изобретателя Чарлза Штейнмеца, с помощью которого получил должность профессора Пенсильванского университета. На этой должности, в 1922 году он опубликовал главную теоретическую работу своей жизни «Курсовая устойчивость тел с автоматическим управлением». Эта работа стала одной из первых формально математически обоснованных публикаций по теории автоматического регулирования на английском языке, она поставила автора в один ряд с Джеймсом Максвеллом, Джоном Раусом и Адольфом Гурвицом.
Главным научным достижением Минорского стало теоретическое обоснование работы одного из важнейших (по сей день) компонентов систем автоматизации – т.н. ПИД-регулятора (от Proportional Integral Derivative (PID) controller - пропорционально-интегрально-дифференциальное регулирование).
Сегодня ПИД-регуляторы используются в самых разных системах автоматического управления: от промышленных роботов и контроллеров энергетических установок до систем стыковки космических аппаратов. Но первые регуляторы, работающие на этом принципе, были созданы на основе расчетов Минорского для кораблей и исходили из особенностей управления ими, прежде всего, инерционности. В этом отношении управление плавающим судном сильно отличается от управления колесными средствами, на движение судна сильнее влияет множество факторов, напрямую не связанных с движениями руля (например, течение или скорость ветра).
Попытки создать некий регулятор движения судов, учитывающий и компенсирующий эти факторы, предпринимались и раньше. На той же лондонской фирме Sperry, где в 1917 году разместили заказ на гирометры Минорского. Но это были чисто эмпирические проекты, не имевшие значительных успехов. Минорский же создал серьезную теорию, основанную и на эмпирике, и на математическом аппарате.
Наблюдая за действиями опытного рулевого, он заметил, что тот никогда не поворачивает руль пропорционально требуемому углу поворота, а заранее вносит поправку, учитывающую предыдущие повороты и то, с какой скоростью судно реагирует на его действия. Минорский определил, что выработанный рулевым угол поворота складывается из трёх величин: P – пропорционально поправке, I – интегральная оценка поведения в прошлом и D – оценка скорости реагирования судна на управляющее воздействие. Это наблюдение стало исходным пунктом для всей последующей работы, где он ввёл ещё и фундаментальное для автоматического регулирования понятие «запаздывание». Но самое главное, он первым сумел объединить в одном приборе все три компонента – P, I, D.
Вскоре прибор прошел практические испытания на линкоре USS New Mexico, затем исследования были продолжены в Стэндфордском университете, куда пригласили работать и Минорского. Коллеги по университету называли Минорского основателем нелинейной механики в США, но несмотря на признание научных достижений, практическая сторона его деятельности осталась достаточно скромной, скорее всего потому, что он опередил своё время, эпоха наукоёмких стартапов наступила через несколько десятилетий.
Сергей Исаев
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии