Этапы творческого пути. Из воспоминаний советского инженера
Ломоносовские чтения и океанография
Руководство г. Северодвинска в 1982 г. пригласило меня и д.т.н. О.Г. Соколова, видного металлурга ЦНИИ «Прометей», провести в городе и на заводах Ломоносовские чтения.
Соколов решил рассказать о новой технологии изготовления стали для корпусов подводных лодок. Я решил посвятить свои выступления развитию океанографии от Ломоносова до наших дней.
Пришлось засесть в «Публичку» и ознакомиться со всеми 12 томами трудов Ломоносова, в том числе с его рисунками. Доклад я завершил своими изысканиями о применении гравитационных полей океанов для целей навигации. Доклад снабдил слайдами карт рельефов дна Мирового океана. Предусмотрел также, при возможности, демонстрацию голографических изображений с пластинок, подаренных мне Ю.Н. Денисюком.
Место для основания Северодвинска было выбрано рядом с филиалом Соловецкого монастыря, вероятно, исходя из того, что в плохом месте монахи селиться не будут. Однако, этот филиал был местом ссылки провинившихся монахов.
Градообразующим предприятием является Северное Машиностроительное предприятие или СЕВМАШ. При своём развитии оно поглотило территорию филиала Соловецкого монастыря.
Памятный значок предприятия СЕВМАШ. Фото из личного архива автора
Первоначально предприятие задумывалось для постройки крейсеров. Символом предприятия стал его огромный сборочный цех, изображённый на значке, коллекция которых была подарена автору.
В дальнейшем это предприятие стало крупнейшим центром подводного судостроения. Предприятие занимает огромную территорию, на которой организовано два маршрута автобусного сообщения между цехами. Для проводки построенных кораблей в море углублён фарватер и проводки выполняются во время прилива. Между территорией предприятия и городскими постройками создана рукотворная зелёная зона с привезённым грунтом и растущими деревьями.
Город в основном расположен на намыве и окружён болотистой тундрой. Это хорошо видно, если подлетать к городу на небольшом самолёте. Территория города поражает своей чистотой и ухоженностью.
В городе имеется ещё одно крупное предприятие, «Звёздочка», специализированное на ремонте подводных лодок.
Памятный значок с ледоколом «Ленин». В 1970г. предприятием «Звёздочка» была заменена энергетическая установка ледокола. Фото из личного архива автора
Автор ранее неоднократно командировался на СЕВМАШ для выполнения регулировки и сдачи аппаратуры на строящихся подводных лодках.
Нас с О.Г. Соколовым с почётом встретили в аэропорту Архангельска, доставили на «Волге» в Северодвинск и поселили в роскошных апартаментах. Имелась комната и рядом с нею большой зал. Имелись холодильники, заполненные продуктами, которых мы давно не видели.
У нас был напряжённый график жизни. Наши выступления во Дворце культуры города, в конференц-зале СЕВМАШ, на «Звёздочке» перемежались встречами с руководителями заводов и города, партийными организациями, ректором ВТУЗ’а и т.д.
Были также посещения музея СЕВМАШ, сооружений Соловецкого монастыря, строящихся подводных лодок.
Запомнилась встреча с командиром почти готовой, небольшой по сравнению с «Акулой», подводной лодки. После осмотра её отсеков, как всегда, почти полностью заполненных аппаратурой с узкими проходами для команды, он спросил: «Правда, красивый корабль?». Я согласился с его мнением.
После выполнения программы работ мы поздно вечером, усталые, вернулись в свои апартаменты. И что же мы увидели? В большом зале за художественно сервированным столом сидели уже знакомые нам руководители города и заводов и обсуждали свои проблемы. С нашим приходом начался торжественный ужин, во время которого продолжилось обсуждение насущных проблем города и заводов.
Памятная медаль к 40-летию СЕВМАШ. Фото из личного архива автора
В дальнейшем у меня была продолжительная вечерняя прогулка по заводу с главным инженером СЕВМАШ А.И. Макаренко, который поделился со мною текущими проблемами завода. Похоже, ему просто нужно было с кем-то этим поделиться. За работы по проекту «Акула» ему в дальнейшем было присвоено звание Героя Социалистического Труда.
Нам подарили различные сувениры. Хочу отметить памятную медаль, изображённую на рисунке, и атлас карт Тихого океана, который мне вручили, как большому любителю морской тематики. Атласы карт океанов были разработаны по инициативе и под руководством Руководителя Главного Управления Навигации и Океанографии адмирала А. И. Рассохо. С ним и его сотрудниками у меня были давние хорошие отношения и получить такой подарок было вдвойне приятно.
Как я стал главным конструктором колбасорезки
В не лучшие времена перестройки в универсамах возникла задача резки батонов колбасы. При этом должна быть предусмотрена разрезка батонов произвольной длины на заданное оператором количество кусков таким образом, чтобы «горбушки» были не менее определённой длины.
В те времена для решения бытовых задач привлекались предприятия оборонного комплекса. Нашему предприятию поручили создать колбасорезку. Была разработана конструкторская документация и изготовлен экспериментальный образец. Результаты разработки и процесс резки колбасы были представлены на НТС предприятия.
Колбасорезка представляла собой тумбу размерами с письменный стол с необходимыми механизмами и довольно мощными двигателями. Работа колбасорезки сопровождалась гулом и вибрациями корпуса.
Я выступил с резкой критикой разработки. Председатель НТС заявил, что критиковать все готовы, а мог ли бы автор критики взяться сам за решение такой задачи. Пришлось мне согласиться с этим предложением, несмотря на большую загрузку работами по оборонной тематике. Мне в помощь был выделен талантливый конструктор-механик.
Пришлось изучить процесс резки продуктов. Нужно было выбрать или создать инструмент для резки батонов колбасы с минимальным необходимым усилием резки и малым износом режущей кромки.
В качестве такого инструмента, вероятно впервые, была использована натянутая на вращающееся кольцо сверхтонкая стальная диафрагма с отверстием, центр которого не совпадал с центром кольца. Отверстие в диафрагме образовывало её режущую кромку. В результате резка батона осуществлялась чрезвычайно тонким режущим инструментом серповидной формы. С использованием указанного режущего инструмента была разработана колбасорезка настольного типа и изготовлено два её экспериментальных образца.
Приёмное устройство колбасорезки позволяло загружать в него до трёх батонов колбасы. Внутри устройства автоматически осуществлялось измерение длины батона, подача его в зону резки и нарезка крупными кусками или ломтиками заданных размеров. При резке батона на заданное количество кусков «горбушки» были не менее определённых размеров. Предусмотрена была также возможность оперативно изменять программу работы.
Приёмка работы осуществлялась приехавшей из Москвы межведомственной комиссией. Для демонстрации изделия были куплены колбаса и хлебленов комиссии угостили бутербродами, изготовленными с помощью колбасорезки. Работа была принята с положительным результатом.
Дальнейшие работы не проводились в связи с изменениями экономической ситуации в стране, что привело к отсутствию потребности в такой колбасорезке.
Рядом фирм выпускаются автоматические и полуавтоматические машины для нарезки гастрономических продуктов дисковыми ножами. Вследствие существенной толщины режущего инструмента машины способны нарезать продукты только ломтиками ограниченной толщины. Именно такого типа машины востребованы в настоящее время.
Викинг и визит в Шанхай
После распада СССР большая делегация КНР в 1993 г. посетила ряд приборостроительных предприятий Москвы, Ленинграда, Киева, Свердловска и городов Сибири. Очевидная цель посещения – заимствование научно-технических достижений.
В то время я был директором малого государственного предприятия. Из всех предприятий делегация выделила нас. Их больше всего заинтересовали наши новые гироскопы с магнитным подвесом сферического ротора, один из которых показан на рисунке. Внутри корпуса гироскопа поддерживается глубокий вакуум.
Ротор диаметром 25 мм и сердечник статора электромагнитного подвеса. Фото из личного архива автора
Эти гироскопы явились плодом многолетнего труда возглавляемого мною коллектива и привлекаемых для решения отдельных вопросов предприятий.
Делегацию заинтересовал также разработанный предприятием гирокомпас «Викинг» для малых кораблей, в котором использовался гироскоп с магнитным подвесом ротора. Гирокомпас характеризуется большим сроком службы и соответствует всем нормам международных регистров.
Гирокомпас «Викинг». Фото из личного архива автора
Серийное изготовление гирокомпасов требовало значительных ресурсов для подготовки производства, которыми предприятие не обладало. Была предпринята безуспешная попытка решить данную проблему совместно с фирмой SESTREL, Великобритания. Для решения проблемы было даже создано и зарегистрировано в 1993 г. в Великобритании совместное предприятие.
Вскоре после посещения делегации КНР последовало приглашение автора посетить SMIF (Шанхайский завод морского приборостроения) для обсуждений сотрудничества в организации производства гироскопов и гирокомпасов «Викинг» в КНР.
Это приглашение сразу посетить другую страну было невозможно, т. к. автор ещё недавно имел допуск к секретным работам. Пришлось подождать до 1995 г. Это только повысило имидж автора. Приглашающая сторона обратилась ко мне с просьбой заблаговременно направить им свой доклад, что я и выполнил. К моему приезду доклад был переведён на китайский язык, что облегчило моё общение с коллегами.
Меня встретили в аэропорту и поселили в высотной гостинице, из номера которой я мог наблюдать за строительством кораблей на судостроительном заводе. Работы выполнялись круглосуточно и с использованием современной технологии.
Шанхай разделяет полноводная река. Для связи частей города используется большое количество паромов и два красивых подвесных моста, которыми жители города очень гордятся. Для того чтобы попасть на завод, необходимо было воспользоваться одним из указанных видов переправ.
Завод располагался в месте, которое стало престижным в городе.
Современный вид на местность, в которой проживал автор в 1995 г. В данный момент на части ранее принадлежавшей заводу территории располагается телевизионная башня «Жемчужина Востока». Фото из личного архива автора
Когда меня доставили на завод, я обратил внимание, что вся его территория украшена флагами. Я спросил: «У вас какой-то праздник?». Получит ответ: «У нас большой праздник. Мы Вас принимаем!». Как потом выяснилось, много лет назад специалисты из СССР помогли освоить на заводе производство классических морских гирокомпасов, изготавливаемых до сих пор.
Ко мне прикрепили хорошего переводчика, который меня сопровождал почти непрерывно. Была составлена программа на всё время моего пребывания (3 недели), включающая несколько лекций, консультаций, посещения цехов, посещения свободной экономической зоны Пудун, посещения Университета Транспорта, а также торжественные приёмы и обширную культурно-ознакомительную программу. Принимающая сторона оплатила все расходы, связанные с моим пребыванием в КНР.
На лекциях присутствовали ведущие специалисты завода и профессор Университета Транспорта. Обсуждались технические вопросы построения гироскопа, сопутствующей электроники и конструкции гирокомпаса, а также возможные пути изготовления всего этого в условиях завода.
При посещении Университета Транспорта обсуждались пути развития гироскопической техники. Этому способствовало знание русского языка руководителем кафедры, который ранее учился в аспирантуре ЛИАП.
Мне с гордостью показали гироскоп с электростатическим подвесом сферического ротора, разработанный в Университете. Действительно, для учебного предприятия – это большое достижение. Я объяснил, чего в нём не хватает для практического использования.
Сувенир Университета транспорта «Волшебное зеркало». Фото из личного архива автора
Мне подарили сувенир посещения Университета «Волшебное зеркало», обратная сторона которого изображена на рисунке. На этой стороне изображена эмблема Университета транспорта. Это изделие является символом высокой Китайской культуры и современной технологии. В отражённом от зеркала солнечном свете на расположенную вблизи белую поверхность видна сияющая эмблема Университета.
Необходимо было также что-то подарить. Я подарил сферический ротор диаметром 12,5 мм от малогабаритного гироскопа с магнитным подвесом. Подарком были довольны.
При знакомстве с зоной Пудун мне показали обширную территорию с морским портом, аэропортом и участками, подготовленными для строительства предприятий заинтересованными организациями. Сказали, что при необходимости, мне помогут выбрать участок для создания филиала своей фирмы. В заключение мне предложили бросить в море монету, с надеждой вернуться в это место ещё раз.
В конце визита мною и руководством завода был подписан протокол о намерениях по сотрудничеству в производстве и продаже гирокомпаса «Викинг». В этот период ухудшились отношения между КНР и РФ и протокол о намерениях не был поддержан в Пекине.
Не могу забыть о предложении принимающей стороны, которое меня поразило. Меня как-то спросили, не нужна ли мне наложница и указали издали на красивую китаянку. Оказывается, это входило в программу моего приёма. Я смутился и вежливо отказался. Похоже, мой отказ от такого восточного гостеприимства, имеющего древние китайские традиции, восприняли с обидой. Нам, европейцам, этого не понять.
Во время торжественных приёмов в меню входили китайские деликатесы, с которыми, похоже, сотрудники предприятия также нечасто встречались. Запомнились супы из ласточкина гнезда, суп из плавников акулы, гигантские креветки с Тайваня, живые моллюски в очень красивых раковинах, жареная змея, лягушки и т.п.
В культурную программу входили посещения исторических частей города и окрестностей.
Как измерить массу в условиях невесомости?
В известных системах для измерения массы к контейнеру с измеряемой массой прилагают силу и измеряют его траекторию движения. Точность измерений ограничивается трением, возникающим в таком механизме.
Используется также метод измерения периода затухающих колебаний в системе двух упруго связанных тел при известной массе одного из них. При этом также пытаются уменьшить трение в подвесе таких тел.
В 2001 г. для одного из предприятий, связанных с аэрокосмической отраслью, автором был разработан измеритель массы небольших тел в условиях невесомости. В приборе был использован новый метод измерений массы в этих условиях.
Был реализован трёхмерный бесконтактный подвес измеряемой массы, обеспечены её перемещения в одном из линейных направлений и разработан довольно точный метод измерения массы при её весьма малых перемещениях в этом направлении.
Для решения этих задач были использованы элементы конструкции малогабаритного гироскопа с магнитным подвесом сферического ротора, ранее разработанного автором.
Гироскоп, его ротор диаметром 12,5 мм и сердечник одного из электромагнитов подвеса. Фото из личного архива автора
В создаваемом приборе с ротором соединялся стержень, на конце которого располагался зажим для фиксации измеряемой массы. Из гироскопа были удалены некоторые элементы и образовались отверстия на его торцах. Стержень с зажимом выступал из такого отверстия.
Система автоматического регулирования подвеса в направлении стержня была реализована оригинальным образом. Она была неустойчива при малых смещениях ротора и устойчива при «больших» (до 0,06 мм) его смещениях. В результате в системе возникали гармонические колебания, частота которых зависела от массы ротора и связанной с ним измеряемой массы. На частоту колебаний также влияла масса основания, на которой был установлен корпус прибора.
Разработанный экспериментальный образец прибора успешно прошёл испытания и был принят заказчиком. Через много лет фотография этого образца была опубликована в книге. Были указаны другие авторы проекта и приведено неверное описание принципа действия прибора.
Подводные геомагнитные обсерватории и «Шилка»
Как-то мне позвонил академик Е. Б. Александров и попросил высказать своё мнение о проекте подводной обсерватории, присланной ему Институтом Океанографии США.
Ознакомившись с материалами, я ему сообщил, что такой проект мог бы мне присниться только в кошмарном сне. Согласно проекту, сборка обсерватории из её отдельных частей планировалась на дне океана, т.е. на глубинах 5-6 км, с помощью специальных роботов. При этом аппаратура обсерватории должна была крепиться к предварительно установленной в плоскости горизонта фундаментной плите.
В дальнейшем у меня сложилось мнение, что такой дикий проект нам подсунули на экспертизу специально, с надеждой, что мы предложим более целесообразный путь решения проблемы. Что мы и сделали.
Узнав о моём негативном отношении к проекту, Е.Б. Александров спросил меня, не смог ли бы я предложить что-нибудь более подходящее. Меня заинтересовала эта задача, по-видимому, потому что я уже имел опыт создания измерительной аппаратуры для работы в нефтяных и газовых скважинах при глубинах погружениях до 5 км.
Разработанная мною в объёме эскизного проекта геомагнитная обсерватория могла с надводного судна без связи с ним погружаться и автоматически устанавливаться в вертикальном положении на дно океана. По команде с надводного судна по гидроакустическому каналу связи имелась возможность сбрасывания балластного груза и всплытия обсерватории для технического обслуживания и передачи накопленной информации. Были определены состав аппаратуры обсерватории, конструкция и материалы её корпуса. В качестве источника питания применена гальваническая батарея, содержащая морскую воду в качестве электролита.
По инициативе Е.Б. Александрова мы доложили результаты работы в 1997 г. на IAGA – Международной ассамблее по Геомагнетизму и Аэрономии в Швеции. Эта конференция проходила в Упсале – древней столице Швеции.
Через несколько лет появилась информация о создании учёными США и Японии аналогичных геомагнитных обсерваторий. Естественно, без ссылок на нас.
В дальнейшем стало известно, что несколько десятков таких обсерваторий было установлено на дно всех океанов Земли. Я информировал об этом Е.Б. Александрова. Он сказал: «Ну, значить мы не зря старались!». Моё отношение к ситуации аналогичное.
Приглашение на конференцию мы получили от Института Океанографии США. Представитель этого института также компенсировал наши расходы. Этот представитель в беседах, якобы случайно, поинтересовался, какими разработками я занимался ранее.
Я посчитал возможным упомянуть о том, что давным-давно участвовал в создании устройства прицеливания системы «Шилка». Последовала его реакция: «Шилка!», «Шилка!», «Калибр!» – и т.д. Я его спросил, откуда он это знает? Оказывается, он был пилотом самолёта, по которому «Шилка» стреляла во Вьетнаме. Тогда я заметил: «По-видимому, мы смотрели в один прицел, но с разных сторон».
В дальнейшем я получил приглашения от этого института на следующие ассамблеи в Великобритании и Японии с гарантиями оплаты расходов.
Теперь о небольшом моём участии в проекте «Шилка». Несколько сотрудников нашего предприятия, и я в том числе, были приглашены СКБ завода «Прогресс» по договорам подряда к участию в разработке устройств управления огнём артиллерийской системы по низколетящим самолётам. В дальнейшем система получила название «Шилка». Серийное изготовление систем началось в 1964 г.
Зенитная артиллерийская система «Шилка». Огнем зенитной артиллерии во Вьетнаме сбито 2568 самолетов США. Автор – участник разработки системы полуавтоматического сопровождения цели. Фото из личного архива автора
Мною была разработана полуавтоматическая следящая система сопровождения цели, звеном которой являлся оператор-человек.
Необходимо было учитывать время запаздывание реакции человека на отклонение цели от центра объектива до начала вращения рукоятки управления скоростью поворота орудий. Естественно, пришлось изучить отечественные и зарубежные материалы по исследованиям зависимости времени реакции человека от различных факторов.
Для решения вычислительных задач мною было предложено использовать синусно-косинусные трансформаторы ВТ-5, недавно разработанные в НИИ 303. Это существенно повысило точность решения задач. Для обеспечения производства комплексов «Шилка» массовое изготовление ВТ-5 было организовано на вновь созданном для этого заводе.
В начале использования систем «Шилка» во Вьетнаме обнаружилось, что поражались в основном хвостовые части самолётов. Причиной этого было движение самолётов при атаке на цель с набором скорости в режиме небольшого пикирования. Все задачи в системе решались с помощью электромеханических устройств. Слегка изменили профиль одного кулачка и самолёты США перестали летать на малых высотах, но не сразу. В настоящее время известно, что во Вьетнаме огнём зенитной артиллерии было сбито 2568 самолётов США.
Система «Шилка» представлена в музее артиллерии в Петропавловской крепости и используется во многих странах мира до сих пор.
Куда пошла газовая или нефтяная скважина?
Гироскоп с магнитным подвесом ротора может измерять проекции угловой скорости вращения Земли и выполнять функции 3-х ортогонально ориентированных акселерометров. Это свойство гироскопа было использовано при разработке способа определения угловой ориентации скважин, на который в 1992 г. автором был получен патент РФ.
Гироскопический инклинометр, погруженный в скважину и использующий этот способ, в отличие от зарубежных приборов такого назначения, может измерять угловую ориентацию скважины в течение неограниченного времени. Такое свойство особенно важно для работы в глубоких скважинах.
Было изготовлено несколько экспериментальных образцов инклинометров с указанными гироскопами и проведены их успешные испытания в скважинах, в том числе в Ноябрьске. Вследствие недостаточного финансирования проекта серийное изготовление таких инклинометров на предприятии оказалось невозможно.
С использованием упомянутого способа в ИЖМАШ были разработаны и освоены в производстве такие приборы. Другие предприятия России, подключившиеся к производству данной техники, также используют упомянутый способ определения ориентации скважин. При этом о лицензии на использование патента не задумываются, считая, что этот способ давно всем известен.
Небольшой объём работ по проекту проводился в ОАО «НТЦ «Завод Ленинец», что было отмечено в «Санкт-Петербургских Ведомостях» 26.03.2007.
Сотрудники предприятия калибруют гироскопический инклинометр на специальном стенде. Фото из личного архива автора
Сейсмология и сейсмическая артиллерийская разведка
Проверка чувствительности гироскопа с магнитным подвесом к угловым отклонениям была проведена в специальной загородной подземной лаборатории ВНИИМ им Д.И. Менделеева. Оказалось возможным с помощью гироскопа измерять угловые колебания основания с амплитудами, начиная от 0,03 угловой секунды, в широком диапазоне частот, начиная со сверхнизких частот 0,001 Гц и менее.
Известны и широко применяются приёмники, измеряющие линейные компоненты сейсмических колебаний поверхности. Однако каждый участок поверхности имеет 6 степеней свободы, из которых 3 поступательных и 3 вращательных. Измерение дополнительно вращательных компонент существенно увеличивает объём информации о сейсмических колебаниях. Метрологические характеристики гироскопа позволяют регистрировать сверхмалые угловые компоненты сейсмических волн на значительных расстояниях от источников их возникновения.