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.
Автором в 1993 г. был получен патент РФ на «Способ определения местоположения источника сейсмических колебаний поверхности». Этот способ может использоваться для наблюдения за сейсмической активностью тектонических разломов с целью обеспечения безопасности наиболее значимых объектов на этой территории. Этот способ может также использоваться для обнаружения и определения координат стреляющих артиллерийских систем, разрывов боеприпасов, а также координат объектов военной техники.
Приёмник, реализующий способ, измеряет угловые колебания вокруг двух ортогональных горизонтальных осей. По соотношению амплитуд в этих каналах приёма определяется направление на источник сейсмических волн. Для определения координат источника сейсмических волн необходимо не менее двух приёмников, удалённых друг от друга.
В течение 1992 – 2008 гг. был выполнен большой объём экспериментальных работ на артиллерийских полигонах Ржевки, Луги и Смолино по регистрации сейсмических колебаний от различных объектов. Регистрировались сейсмические волны, возникающие от выстрелов артиллерийских систем 8 видов на удалениях до 32 км, от разрывов на различных удалениях снарядов, мин и фугасов, движущихся по грунтовым дорогам автомашин и танка на удалении до 8 км.
С 1995 г. эти работы в инициативном порядке проводились в ОАО «НТЦ «Завод Ленинец». В дальнейшем работы выполнялись в интересах создания системы для определения мест падения авиабомб при учебном бомбометании на авиационном полигоне Ахтубинск.
Экспериментальный образец приёмника уверенно регистрировал сейсмические колебания от мест падения авиабомб на полигоне и определял направления на места их падения. Регистрировались также сейсмические колебания, возникающие от взрывов боеприпасов при утилизации авиабомб.
Комплект аппаратуры для регистрации сейсмических колебаний. Фото из личного архива автора
Для решения задач проекта был разработан и изготовлен изображённый на рисунке опытный образец сейсмической станции с гироскопическим приёмником. На рисунке показан приёмник, установленный в треногу, аккумуляторный источник питания, катушка с кабелем, регистратор результатов измерений и аппаратура регламентного обслуживания. Планировалось изготовить два таких комплекта аппаратуры.
Руководством отдела было принято решение выполнить проект с использованием других, более дешёвых приёмников сейсмических колебаний, поставляемых сторонней организацией. Приёмники этого типа ещё никто не применял для таких целей.
Был разработан и изготовлен комплекс в составе пяти приёмников нового типа и проведены их испытания при бомбометаниях в Ахтубинске. Испытания показали непригодность применённых приёмников для регистрации сейсмических колебаний. Тем самым в авиационной отрасли была дискредитирована идея применения сейсмического комплекса для оценки результатов бомбометания.