Для прохода воды, таким образом, остается пространство, имеющее кольцеобразное сечение. Для наилучшего действия таких приспособлений их надлежит устраивать так, чтобы в пространстве, предоставленном для отходящей воды, могло образоваться невихревое течение; в противном случае вихревые массы, постепенно накопляясь в разных местах всасывающего пространства, стали бы срываться время от времени, и образовалось бы течение с весьма неприятными и вредными, в смысле снижения КПД работы турбины, колебаниями и перебоями. Так как введенные в практику американскими инженерами гидроконы устраиваются почти ощупью без всякого теоретического освещения правильности их очертаний, то нам представляется небесполезным, хотя бы приблизительно, подойти к разрешению вопроса о том, как же следует подбирать очертания поверхностей гидроконов для того, чтобы во всасывающих трубах было возможно невихревое течение известного типа с определенным распределением скоростей во всех точках пространства, занятого отходящей водой».
И вновь хочется повторить любимое изречение Сергея Алексеевича: научный труд — не мертвая схема, а луч света для практики. Волшебный фонарь, зажженный ученым, ярко осветил потемки гидрокона, помог инженерам выбраться из лабиринта.
И вот что существенно: обратился Чаплыгин к теории гидрокона вовсе не случайно. Она была близка духу его исканий. Преломленные в ней идеи теснейшим образом увязывались со струйным течением в несжимаемой жидкости и безвихревым обтеканием твердого тела, а этими вопросами Сергей Алексеевич успешно занимался на заре научной деятельности. Скажем, опубликовал в 1899 году работу «К вопросу о струях в несжимаемой жидкости». Спустя четверть века он вновь пришел к занимавшей его проблеме.
Что же перед нами: еще один пример удивительного предвидения запросов промышленной техники, как замечает Л. Гумилевский? Думается, дело обстоит несколько сложнее. В дореволюционный период (в особенности до 1910 года, когда появились исследования Чаплыгина по теории крыла) ученый мало интересовался техническим применением достигнутых им теоретических результатов и выводов. Запросы техники в целом не особенно влияли на выбор им направлений теоретического поиска. Считать иначе — значит неверно представлять взгляды ученого-аналитика. Суть в ином: научные разработки Чаплыгина таили в себе такую глубину и многогранность, что спустя много лет начинали служить практике.
Предвидел ли Сергей Алексеевич использование некоторых своих идей, датированных 1899 годом, в инженерном деле? Скорее всего, нет. Но едва запросы проектантов Днепрогэса совпали с его научными интересами, он немедленно взялся за разработку теории гидрокона.
Чаплыгин начинает математическое построение теории с простейшего вида гидрокона в случае отсутствия вращения воды в трубе.
Затем исследует гидрокон в виде изогнутой трубы с внутренним ядром. Он ищет самую выгодную его форму, отдавая себе отчет в необходимости испытательных проверок. Сергей Алексеевич говорит: «Разумеется, впоследствии необходимо произвести экспериментальные исследования различных типов гидроконов, очертания которых явятся в результате предлагаемого способа, с тем, чтобы выбрать из них наиболее подходящий».
В экспериментальной проверке нуждались не только гидроконы. В ней нуждались многие объекты Днепрогэса.
В специально построенной гидравлической лаборатории появилась модель Днепрогэса — точная его копия, уменьшенная в 225 раз. Пришлось попотеть мастерам, инженерам, зато модель получилась на диво. Вдоль стен тянулись берега Днепра, река перегораживалась деревянной плотиной, через нее шла вода, сквозь воду просвечивал речной песок, а местами со дна выступали бугры — острова. Словом, полная имитация реальных условий. Предстояло выяснить поведение реки после сооружения плотины.
Воды Днепра значительно поднимутся после перекрытия реки, покроют все пороги. Река станет судоходной. А как быть с пароходами? Ведь им может помешать искусственная преграда — плотина. Понадобятся тогда шлюзы — ступенчатые каналы. Или взять паводковые воды. Весной они обрушиваются с плотины с огромной скоростью, которая не гасится даже на большом расстоянии от места сброса. Смогут ли суда справиться с течением, когда поплывут против него? Вопросы, вопросы...