Этапы творческого пути. Из воспоминаний советского инженера - Анатолий Валентинович Тиль

культурной программы необходимо отметить наши посещения здания ООН, Музея изобразительных искусств Метрополитен и экскурсии на теплоходе вокруг Манхеттена.

После возвращения из командировки А.Ф. Трутко был назначен директором НИИ «Пульсар», образованного на базе НИИ-35. Под его руководством предприятие внесло существенный вклад в развитие отечественной микроэлектроники и в разработку приёмных и передающих модулей радиолокационных антенн с фазированными решётками.

Принято считать, что автором поплавкового гироскопа, представленного на выставке, является Ч.С. Дрейпер. Ещё до поездки в США я был членом комиссии по приёмке НИР по разработке гироскопа с аналогичной схемой построения. Эта работа была выполнена в Московском Энергетическом Институте под руководством Л.И. Ткачева. Естественно, кафедра МЭИ по своим возможностям не могла идти ни в какое сравнение с лабораторией Дрейпера. Американский гироскоп был гораздо меньших размеров и в нём использовалось центрирование поплавка электромагнитным полем.

Морской инерциальной навигации быть!

Инерциальная навигация базируется на 2 законе Ньютона. В 1932 г. Е.Б. Левенталь и Г.О. Фридлендер изобрели инерциальную систему для навигации по сферической поверхности Земли. Теория работы такой системы была развита многочисленными отечественными и зарубежными авторами.

Инерциальные методы определения приращения координат на коротких интервалах времени (до нескольких минут) нашли применение в ракетной технике. Для применения этого метода навигации в морских условиях на интервалах времени более суток необходимо было существенно повысить точность гироскопов и измерителей ускорения.

На одном из заседаний НТС в 1960 г. на предприятии п/я 128 было принято решение о невозможности создания морских ИНС необходимого качества. Председатель НТС спросил: «С этим решение все согласны? И даже товарищ Тиль?». Я ответил: «Почему же? Берусь доказать обратное!».

Мой ответ базировался на опыте создания и испытания систем с платформами, содержащими гироскопы, и управляемыми высокоточными следящими системами моей разработки. Разработанный в дальнейшем экспериментальный образец специальной гироскопической системы показал, что предприятие уже обладает гироскопами необходимой точности для построения морской ИНС. Принцип работы этого экспериментального образца в дальнейшем был использован предприятием при разработке прибора для определения ориентации плоскости орбиты космических аппаратов.

Так как возглавляемый мною коллектив успешно выполнял свои основные функции, то не было возражений по поводу моих занятий вопросами построения ИНС. Особенностью ситуации являлось отсутствие в отрасли измерителей ускорения – акселерометров. Поэтому строить ИНС классического типа действительно было невозможно.

Автор вынужден был разработать модификацию ИНС, построенную по принципу измерения и интегрирования угловых скоростей движения гироскопической платформы, находящейся в плоскости горизонта, и корректируемой по показаниям физических маятников. Ожидаемые свойства такой системы:

– точная работа при прямолинейном равномерном движении корабля,

– не нарастающие во времени погрешности по курсу и географической широте местонахождения корабля (что было важным новым свойством),

– уменьшение скорости нарастания ошибки по определению местонахождения корабля в направлениях Восток – Запад по мере его приближения к Северному полюсу (что также было новым свойством).

Автор докладывал такую модификацию метода инерциальной навигации на нескольких НТС и конференциях. В прениях, как правило, была острая дискуссия.

Горжусь оценкой Г.О. Фридлендера, который при нашей встрече заявил: «В нашей с Левенталем системе 2 интегратора. Каждому – по интегратору. А в твоей системе – третий интегратор! Если я доктор наук, то почему ты – не доктор?». Пришлось мне в дальнейшем ликвидировать такую оплошность и тоже стать доктором технических наук.

При поддержке НИИ ВМФ мне удалось получить согласие руководства предприятия на открытие НИР «Синтез – Силуэт» по исследованию возможности создания морской ИНС. Основой такой системы стали 3 гироскопа со сферическими роторами диаметром 100 мм с аэродинамическим подвесом роторов и физические маятники.

Изготовленный экспериментальный образец такой системы успешно прошёл стендовые испытания на предприятии и корабельные испытания на ошвартованном судне ОС-19. Мореходные испытания системы, проведённые в 1962 г. на этом судне в условиях Баренцева моря при наличии интенсивного волнения, выявили следующие недостатки:

– амортизаторы гироскопического прибора становились неработоспособны,

– платформа гироскопического прибора иногда отклонялась от плоскости горизонта на недопустимую величину.

Система была возвращена на предприятие и подверглась следующим основным доработкам:

– был разработан новый тип амортизатора, принцип построения которого в дальнейшем использовался во многих гироскопических приборах предприятия,

– были разработаны новые физические маятники с демпфированием их колебаний с помощью вязкой жидкости.

Доработка указанным способом физических маятников вызвала острую полемику. Запомнилось высказывание на НТС руководителя основного по навигации подразделения предприятия: «Всем известно, что маятник колеблется относительно вертикали. Одному автору это не известно!».

В процессе мореходных испытаний практически было показано наличие динамического смещения равновесных положений маятника при качке. Это явление обусловлено сложным характером качки корабля. Указанное явление существенно уменьшается при демпфировании колебаний маятника. Математический анализ этого явления, впервые выполненный автором совместно со своим талантливым сотрудником Г.Б. Вольфсоном, опубликован в специальном журнале. Этому явлению в дальнейшем, с использованием того же математического аппарата, были посвящены статьи более маститых авторов.

Доработанная система прошла испытания в 1963 г. в Баренцевом море на том же корабле. На этот раз совместно с моей системой проходил испытания первый образец гирокомпаса «Ирбит» и инерциальная система с гироскопическими элементами ракетной техники.

Программа испытаний предусматривала прямолинейное равномерное движение корабля вдоль меридиана на Север. Разработчики систем периодически докладывали в штурманскую рубку, где располагалась комиссия по проведению испытаний, координаты и курс корабля, измеряемые системами.

В начале зачётного участка траектории движения корабля от всех разработчиков поступала информация «Курс = 0˚». В середине участка, по показаниям моей системы, курс корабля начал плавно изменяться. Я доложил об этом комиссии и получил ответ: «Это Ваша система так работает! Остальные показывают 0˚».

Когда отклонение курса корабля от программного значения достигло 30˚, т.е. корабль двигался уже не на Север, а на Шпицберген, тогда ко мне прислушались. Разбудили штурманского электрика, он проверил корабельный компас и устранил залипание контакта в системе терморегулирования. После чего корабль стал двигаться снова на Север. После этого события разработчики других систем заходили ко мне для того, чтобы узнать каков истинный курс корабля.

Результаты испытаний системы:

– ошибка определения курса, измеренная с помощью высокоточной автоматической оптической системы по небесному ориентиру (планете) не превысила 1 угловой минуты, что и в настоящее время является отличным результатом,

– по погодным условиям, при наличии кратковременного просвета в облаках, определить ошибку курса системы удалось всего один раз,

– на центральном участке траектории движения корабля, вследствие его маневрирования по курсу, ошибка определения координат корабля превысила на 5% заданный допуск.

В результате выполненных работ была экспериментально доказана возможность создания работоспособных морских инерциальных систем.

Система «Синтез – Силуэт» на динамическом стенде «Кречет». Фото из личного архива автора

Плавание корабля временами проходило в условиях интенсивного волнения. Из любопытства я поднялся на верхнюю незащищённую часть ходовой рубки, и вот что я увидел. Корабль, качаясь, периодически зарывался носом в воду. Встречная масса воды сначала заходила на нос корабля, потом покрывала орудийную башню, затем поднималась по передней части рубки, проходила над моей торчащей над рубкой головой и обрушивалась за моей спиной на решетчатую палубу. Мне доставались только отдельные брызги. Можно было потрогать пальцем проходящую перед моим лицом волну.

Я имел возможность периодически осматривать пространство. Такие условия наблюдения обеспечивались специальным профилем передней части ходовой рубки.

Качка корабля дополнялась в этом месте периодическим движением вверх-вниз и влево-вправо. Для того, чтобы немного отдохнуть от такого изматывающего воздействия (длящегося иногда часами), мы «ходили в гости» в пост живучести БЧ5, находящийся в кормовой части корабля. В этом месте указанные движения имели меньшую амплитуду. Эта часть корабля не имела закрытого сообщения с носовой частью, где располагалась испытываемая аппаратура.

Чтобы попасть в кормовую часть корабля, нужно было открыть и задраить за собой дверь носовой части, выйти на открытую палубу, часто довольно скользкую. Далее, ухватившись за специальную рукоятку, охватывающую натянутый трос между частями корабля, добежать до двери кормовой