ЖИЗНЕННЫЕ ОБСТОЯТЕЛЬСТВА ИНЖЕНЕРА,

ИЛИ

ХРОНИКА ПИКИРУЮЩЕГО ТОРПЕДИСТА.

 

                                 1959

 

год 1959

 

и "торпедная жизнь" по креновыравниванию осложнилась.

Осложнилась она тем, что созданный в прошлом году креновыравнивающий прибор, на основе авиационной гировертикали, никак не влезал во вновь проектируемые малогабаритные торпеды МГТ-1, АТ-1, СЭТ-40.

Перекисные торпеды ДБСТ и ССТ, в которые устанавливался созданный прибор креновыравнивания, имели диаметр поперечного сечения 533 мм ( "калибр 53" ), а проектируемые малогабаритные: АТ-1 - калибр 45, МГТ-1 и СЭТ-40 - калибр - 40.

 

Эти торпеды проектировались в связи с необходимостью противостоять мощному подводному флоту, созданному, к тому времени, у "супостата".

АТ-1 ( или ПЛАТ-1 ) предназначалась для использования авиационными носителями, с вертолетов и самолетов, СЭТ-40 - с подводных и надводных кораблей, МГТ-1 - с ПЛ, причем последнея была предназначена для защиты подводной лодки путем отведения от нее вражеской торпеды: она вызывала наведение атакующей торпеды на себя, вместо наведения на ПЛ.

 

В.А. Калитаев поставил передо мной новую задачу: необходимо создавать малогабаритный креновыравнивающий прибор.

Как же можно выполнить такую задачу?

Габариты креновыравнивающего прибора на основе гировертикали определялись, главным образом, габаритами электромотора, используемого в гировертикали в качестве ротора гироскопа. Прямой путь для создания малогабаритного прибора заключался в разработке малогабаритной гировертикали на основе уменьшенного электромотора, что представлялось делом непростым и длительным в наших условиях.

Ведь для создания креновыравнивающего прибора для большой торпеды мы просто использовали готовую конструкцию авиационного прибора, предназначенного для визуального контролирования положения самолета. Для превращения его в торпедный управляющий прибор потребовалась сравнительно небольшая переработка его конструкции.

В случае же применения другого электромотора в качестве ротора гироскопа пришлось бы перерабатывать всю схему гировертикали, которая в свой состав включала немало и других непростых устройств, приспосабливать которые представлялось проблематичным.

Другой путь создания требуемого прибора - использовать для него в качестве датчика отклонения торпеды по углу крена "свободный" трехстепенной гироскоп, как у торпеды РАТ-52.

Во-первых, такой путь означал бы новое появление старых проблем от которых мы избавились с введением в состав прибора гировертикали, а именно: появились бы проблемы с уходом "нуля отсчета" при движении торпеды на дистанции, с карданными ошибками, неизбежно возникающими в процессе пространственного маневрирования торпед, с зависимостью точности работы системы от начального положения стреляющего корабля, и др.

Во-вторых, создание новой конструкции электрического креновыравнивающего прибора было бы не менее просто, чем создание подобной конструкции прибора курса, над чем, уже длительное время, под руководством В.А. трудился, молодой еще, специалист Игорь Логинов.

Совершенно неприемлем, для новых торпед, был также вариант пневматического прибора торпеды РАТ-52.

Проще всего было применить в качестве датчика угла крена маятник, как это сделано в серийном автографе глубины и крена ( прибор АГК ). Но АГК использовался только в противокорабельных торпедах при их прямолинейном движении. Никакие пространственные маневры такие торпеды никогда не выполняли.

Проектируемые же противолодочные торпеды были обязаны вражескую лодку искать на различных глубинах и для этого выполнять непростые пространственные маневры - переходить с одной глубины на другую, совершая при этом циркуляции в различных плоскостях. И при этом угол крена маневрирующей торпеды обязательно должен оставаться нулевым, или почти нулевым! Только при таком условии система самонаведения торпеды сможет вести торпеду именно на требуемую цель, а ни куда попало!

Маятник же по своей физической природе - прибор инерционный. Он всегда массой своего груза воспринимает ускорения:

 - во-первых всегда земное ускорение силы тяжести, благодаря чему груз маятника устанавливается по вертикали места и любой угол поворота основания, к которому этот маятник подвешен, может наблюдаться и физически определяться, как угол поворота по отношению к земной вертикали ( или горизонтали ). Это, конечно, если на маятник не действуют еще какие-либо ускорения.

Так маятник может показывать угол крена прямоидущей торпеды.

Если же торпеда начинает маневрировать то на нее саму и на все, что в ней будет расположено (и на маятник также) начинают действовать, вместе с ускорением силы  тяжести, дополнительные ускорения и, главным образом, центробежные ускорения, обусловленные наличием угловых и линейных скоростей у торпеды.

 - Следовательно, во-вторых, маятник начнет воспринимать дополнительные центробежные ускорения и относительно вертикали места в торпеде повернется не только на угол крена, но еще и на некий  дополнительный угол.

Маятник не может показывать угол крена у маневрирующей торпеды.

Это свойство маятника было всем очевидно и никто, и никогда, не пытался использовать маятник для управления в условиях маневрирующего объекта управления.

Но с другой стороны меня "свербила" мысль о конструктивной простоте использования маятника и убеждение, что архисложно разместить датчик на основе какой- либо другой конструкции в таких малых габаритах.

Процесс раздумий привел меня на первый этаж НИИ в помещение, тогда существующего, музея техники, которая, когда-либо, использовалась в торпедостроении.

В дальнейшем этот музей был растаскан по всевозможным углам и ликвидирован как таковой.

Я спустился в помещение этого музея и начал рассматривать конструкции различных, имеющихся там, датчиков систем управления и регистрации. Особенно меня заинтересовал угол со стеллажами, на которых были установлены трофейные конструкции.

Рассматривая их, я все более четко представлял над чем размышляли инженеры фашистской Германии, создававшие приборы управления немецкими торпедами, мне становился понятным ход их мыслей!

 

( Современным людям это наверняка непонятно, что я, до сих пор, вспоминая этот музей фашистской техники, испытываю чувства нелегкие и, мягко говоря, не очень красивые).

 

Свои мысли эти спецы воплощали в различные конструкции датчиков, исполненные по отдельности и в комбинации друг-с-другом. Тут были, и маятники, и различные гироскопы, двух-и-трехстепенные.

Эти приборы использовали и традиционную торпедную энергетику - сжатый воздух, а также электрические сигналы различных видов.

Попадались остроумные и неожиданные комбинации и конструкции.

Чувствовалось, что те инженеры планомерно и методично исследовали  возможности использования всех технических и физических принципов, известных в тридцатых и в сороковых годах двадцатого столетия.

Большинство этих конструкций в состав действующих  торпедных приборов не вошло, но на их основе были созданы и действующие.

В отличие от нашего русского ( советского ) стиля работы, когда вдруг "клюнет жаренный петух" и мы начинаем лихорадочные поиски путей решения возникших проблем, в немецких разработках чувствовалась заранее продуманная общая стратегия исследования этих разработок.

Значит умно думали и те люди, которые эти исследования финансировали и планировали.

Вот  ведь,  наверное,  в  чем  смысл  работы  различных  отраслевых  НИИ,  в  отличие от КБ (конструкторских бюро), которые должны хорошо решать именно сиюминутные задачи на основе проработок в НИИ.

А у нас перемешались все задачи НИИ и КБ, что, на мой взгляд, значительно снижало эффективность новых разработок.

В данный момент меня привлекали их конструкции, включающие в свой состав маятники.

Они пробовали ставить в приборах маятники и вертикально, и под углами в различных плоскостях, суммировали его сигналы с демпфирующими сигналами двустепенного гироскопа, и создавали другие схемы.

И тут меня "осенило"!

Мне следует подвесить, как маятник, двустепенной гироскоп - датчик угловой скорости! Тогда, при соответствующей ориентации гироскопа, момент от центробежных сил, действующий на маятник при циркуляциях торпеды, будет компенсироваться действием на него гироскопического момента, и, при соответствующем подборе параметров, маятник на всей дистанции хода торпеды, включая циркуляции, должен будет занимать вертикальное положение, а, следовательно, отклонения торпеды по углу крена будут тут же преобразованы в требуемый управляющий сигнал! Без ошибки!

Это была идея создания малогабаритного (или маятникового) креновыравнивающего торпедного прибора МКВП, которую я тогда же сообщил своему начальнику В.А. Калитаеву, а затем и начальнику отдела И.Т. Шестопалову.

Идею я подкрепил несложными расчетами основных параметров прибора и назвал его ориентировочные габариты и вес.

Должен был получиться прибор значительно меньшего габарита и по весу, чем креновыравнивающий, созданный на основе гировертикали. В выгодную сторону у задуманного МКВП должны были отличаться также другие характеристики: простота конструкции, надежность и безотказность в работе, готовность, и другое. Разве, что точность все-таки  должна быть несколько ниже, чем у гировертикали.

Точность работы креновыравнивающего на основе гировертикали составляла порядка (1 - 1,5) градуса, а в МКВП я ожидал, что неточность работы составит величину до 5 градусов. Такая величина была в торпедах приемлемой. (От неточности креновыравнивания зависит эффективность самонаведения торпеды на цель).

Идея МКВП была начальниками встречена с удовольствием, но, тем-не-менее, с долей какого-то и недоверия. Мне было предложено выступить с соответствующим докладом на НТС (научно-технический совет) отдела для обсуждения идеи создания прибора с ведущими специалистами отдела, а после этого обсуждения рекомендовалось создать действующий макет, на котором бы было возможно проверить предлагаемый принцип действия прибора.

Еще, после некоторых раздумий, было решено, что я разработаю документацию, по которой в лаборатории отдела смогут изготовить макет прибора, для его установки на катере, который на определенной скорости и в соответствии с задаваемой программой будет на акватории "Маркизовой лужи"  выполнять различные циркуляции и прямолинейное движение.

Какое-то время у меня ушло на расчеты, разработку схем макета, конструктивной и электрической, на  определение агрегатов, обеспечивающих электропитание макета, подбор аппаратуры, регистрирующей положение маятника макета относительно земной вертикали, и т. п.

Моим ближайшим помощником в то время становится молодой специалист Исаак Любан. К этому времени он уже приобрел кое-какой опыт и помогал мне контролировать ход изготовления в лаборатории макета прибора МКВП.

С помощью И.Т. Шестопалова для испытаний макета МКВП было запланировано выделение катера на "Ленбазе".

 Так называлось одно из подразделений НИИ-400, расположенное на Васильевском Острове на берегу Малой Невы, на территории которого еще недавно располагалась также лаборатория нашего отдела.

Сразу после вскрытия акватории Невы и Финского залива ото льда, мы погрузили и разместили на катере все подготовленное оборудование и сам макет прибора, а затем удобно разместились на нем втроем: В.А. Калитаев, И.Б. Любан и я и отправились от набережной Фокина ( по современному,  от Выборгской ) в морской поход куда-то в сторону Кронштадта.

Там наш катер 2 или 3 часа выписывал всевозможные зигзаги, или шел прямо, а мы в это время внимательно наблюдали за поведением испытываемого маятника-гироскопа и за регистрацией его отклонений соответствующими приборами. При этом изменялись не только параметры движения самого катера, но также и параметры испытываемого макета прибора.

Как это ни странно, но законы механики подтверждались: при циркуляциях катера маятник, без работающего гироскопа, отклонялся от вертикали места, как любому маятнику и положено, а вот если включали подачу электропитания на гироскоп, то он обязательно располагался по вертикали, невзирая на маневры катера (при правильной, конечно, установке его параметров).

Что так оно и будет - у меня сомнений не было и у В.А. они, если и были, то теперь исчезли.

С "натурных" испытаний наш катер возвращался мимо островов, по Средней Невке, и причалил ( а может - пришвартовался ) напротив здания НИИ, к тому же месту откуда мы и отходили.

Постройки дач и дворцов на островах с реки выглядели великолепно!

 

В отделе мне дали команду приступить к разработке рабочей документации на МКВП - маятниковый креновыравнивющий прибор и, при этом, В.А. Калитаев изрек: "Оформляй на прибор от нашего имени Заявку на изобретение!"

Он имел в виду себя и меня.

Но я попросил разрешения включить в Заявку также И.Б. Любана, который мне хорошо помогал при создании макета прибора и в процессе организации его испытаний. Кроме того я сказал Калитаеву, что хочу поручить Исааку разработку чертежной документации на МКВП, под моим наблюдением и с моей помощью.

В.А. возражать не стал. 

До сих пор по системам управления, в том числе и по креновыравниванию, никто у нас заявок на изобретения не подавал, хотя у меня иногда и возникала мысль, что это следовало бы сделать, но, как раньше, когда шла работа по торпеде ТАН-53, так и теперь в нашем 14-ом отделе, руководство все время твердило, что мы все делаем по заданиям и, создавая новые конструкции, мы просто выполняем свою производственную обязанность. А раз так, то и "заикаться" о каких-либо заявках у нас раньше было просто не положено! (Хотя, по-моему, на Ломоносовском филиале заявки тогда составлялись на каждый винт).  

Перед выдачей Исааку задания  на разработку чертежей, я подробно и тщательно произвел выбор типовых узлов конструкции (гироскопов), расчет основных конструктивных параметров прибора, разработал его конструктивную и принципиальную электрическую схемы. 

Креновыравнивающий прибор МКВП, спроектированный для малогабаритных торпед, состоял как бы из двух блоков: основным был маятник, представляющий собой двустепенной гироскоп со смещенным центром тяжести, а второй блок представлял собой также двустепенной гироскоп, расположенный в приборе так, что он реагировал на угловую скорость кренения торпеды.

Маятник нес на себе токопередающий элемент - ламель, а двустепенной гироскоп - токосъемный контакт.

Таким образом при повороте торпеды по крену у нее появлялся угол крена и угловая скорость кренения и, при этом, в приборе создавался угол между корпусом прибора и, расположенным по вертикали, маятником (от угла крена) и, вдобавок, от угловой скорости и  пропорционально ее величине, возникал  угол поворота рамки двустепенного гироскопа.

Конструкция маятника прибора - двустепенной гироскоп со смещенным центром тяжести, всегда, и при прямолинейном движении торпеды, и при ее циркуляциях, обеспечивала вертикальное положение маятника.

Электрический сигнал (+27 В), снимаемый с прибора, зависел от знака суммы углов отклонения на маятнике и на рамке двустепенного гироскопа.

При одном знаке он был (+27 В ), а при другом - "0" В.

Двустепенной гироскоп был предназначен для демпфирования колебаний сигнала от маятника в процессе управления торпедой по углу крена, а, следовательно, и для сглаживания колебаний торпеды в процессе устранения ее крена.

Кстати отмечу, что именно здесь, впервые в системах управления торпед, по крайне-мере в отечественных системах, был применен двустепенной гироскоп  для демпфирования управляющего сигнала системы.  

Считаю, что после разработки прибора МКВП в 1959 году, по системам креновыравнивания торпед по настоящее время никаких принципиальных нововведений и изменений не производилось.

И, вообще, насколько мне известно, построение систем креновыравнивания у зарубежных торпед - другое. Не применялись у них гировертикаль,  маятник с компенсацией от действия центробежных сил путем применения двустепенного гироскопа, рассогласование горизонтальных рулей, путем применения суммирующего механизма рассогласования.

Не применялись, поскольку у американцев эти проблемы решал не я, а кто-то другой.

Правда впоследствии кое-что из супостатских конструкций в наших системах, на некоторых торпедах, применение нашло, но это было попозже и об этом тоже вспомним несколько позднее.

Наше креновыравнивание торпед было в мире самым прогресивным креновыравниванием!

Конечно, общее развитие техники, которое произошло во второй половине ХХ века, и которое справедливо назвали технической революцией (ХХ век горазд не только на социальные революции!), наложило свой отпечаток и на развитие конструкций скромных систем креновыравнивания наших торпед, как и на развитие других промышленных конструкций. Особенно заметным, в этом смысле, было влияние прогресса электроники.

Наверняка современным специалистам многие наши тогдашние "потуги" и решения кажутся наивными и смешными, наподобие своего рода "жюльверновских" сооружений, но следует иметь, при этом, в виду, что в то наше время еще и элементарных полупроводников-то не существовало, не говоря уже об операционных решающих усилителях, цифровых и аналоговых микросхемах и о другом.

Однако каких-либо принципиальных изменений в отечественных схемах управления креном торпед за эти годы не произошло.  

До 60-х годов партии опытных приборов для изготавливаемых опытных партий торпед изготавливались по нашим чертежам в цехах НИИ. В том числе были изготовлены и первые партии креновыравнивающих приборов с гировертиткалью,  первые партии МКВП, рулевых машинок, релейного типа и с пропорциональной перекладкой. Последующие партии приборов изготавливались киевлянами, по чертежам, которые они от нас приняли, практически без изменений.

В музее морского подводного оружия, созданном в "Гидроприборе" уже после 2000-го года, на одном из столиков, расположенном рядом с внушительными образцами демонстрируемого подводного оружия, помещен мой родной МКВП.

Что это есть мой родной прибор, коллектив вспомнил, когда меня торжественно провожали на пенсию в 1987 году. Отметили, молодцы, этот факт различным образом в юбилейных документах.  

В том же 1959 году на меня была возложена разработка эскизных проектов по системам креновыравнивания для малогабаритных торпед СЭТ-40 и АТ-1 с приборами МКВП и электромеханическими РМ (рулевыми машинками), рабочим телом у которых была гидравлика (жидкость АМГ-1). В эскизных проектах указанных торпед креновыравнивание было отдельным самостоятельным разделом.

Кроме указанных эскизных проектов я был также занят разработкой технических условий на проектируемые приборы и выпуском другой технической и эксплуатационной документации.  

К 1959 - 1960 годам в НИИ-400 было создано новое поколение торпедных приборов управления и регистрации.

Применение сжатого воздуха было сведено к минимому - только для запуска гироскопов за 0,3 - 0, 4 секунды перед выстреливанием.

"Поддув" гироскопов стал электрическим.

Съем сигналов и управление рулевыми машинками и перекладкой рулей стали электрическими.

Рулевые вместо воздуха стали использовать гидравлику.

Была разработана и внедрена на торпедах система активного креновыравнивания на должном техническом уровне и эффективности действия.

Выполнение всех этих работ обеспечило возможность создания для нашего флота оружия, позволяющего ему уверенно выполнять задачи по защите нашего государства от какой-либо внешней агрессии.

Мне посчастливилось работу по системе креновыравнивания проводить от ее истоков и до окончания, а также участвовать в ряде других разработок и работ.  

В этом 1959 году, уже после защиты диссертации на ученом совете, но еще до получения "корочек", то есть до утверждения моего ученого звания в Москве, в ВАК (Высшая  аттестационная комиссия), меня перевели (из старших инженеров) в старшего научного сотрудника - на должность с которой я и закончил свой трудовой путь в НИИ, но это еще будет не очень скоро.

С одной стороны, мне стало сразу легче дышать, поскольку зарплата сразу подросла до 1750 рублей (если не изменяет память) с 1350 рублей.

С другой стороны, у меня такое "пикирование" вызвало некоторое недоумение: по-моему, я был инженер-конструктор чистой воды, а ни какой, ни научный сотрудник. Научную работу я проводил только в заочном порядке, пребывая в аспирантах-заочниках.

В-третьих, и в связи со вторым, я стал испытывать некоторую неловкость во взаимоотношениях с В.А. Калитаевым - своим ближайшим начальником.

Прибавление мне заработной платы воспринималось мной самим и коллективом отдела, как вещь само собой разумеющаяся и соответствующая той роли, которую я выполнял в секторе. Даром хлеб я не ел. По уровню и характеру работы я себя оценивал, как ведущего инженера, и зарплата, которую мне присвоили сначала, примерно этому и соответствовала. Но, как только, примерно через полгода, из Москвы мне прислали "корочки", моя зарплата - старшего научного сотрудника, сразу подскочила аж за 2000 тысячи рублей! Будь я нормальным ведущим инженером - этого бы не случилось, и я бы вовсе бы не претендовал на такие деньги! Насколько помню, я стал получать больше своего начальника В.А. Калитаева, человека, явно, более заслуженного в торпедизме, хоть тогда у него еще и не было ученых степеней.

Одним слово, такой взлет оценки моего труда был мне, с одной стороны приятен, а с другой нет, но если бы, я бы стал свое недовольство проявлять открыто, то, наверняка, прослыл бы, или ханжой, или бы полным идиотом.

Надо сказать, что я раньше и не слышал, чтобы у нас была такая должность - какой-то там "научный сотрудник"!

Были инженеры, старшие инженеры, ведущие, начальники сектора, отдела, и т.д..

Я хорошо чувствовал, что В.А. Калитаева, человека очень чувствительного и самолюбивого, весьма задевало возвышение его подчиненного в деньгах и ученых званиях, к тому же такого подчиненного, который хоть изредка, но позволяет себе ему, корифею торпедизма, перечить в чем-то, которого через его голову могут вызывать в командировку, у которого определенный авторитет был достигнут еще до совместной и взаимной работы.

Между тем вопросы креновыравнивания торпед все более выходили  за пределы создания только конструкций узлов системы креновыравнивания, которыми занимались исключительно в нашем отделе № 14.

Я уже раньше писал, что в прошлом году ко мне, как-то, подходил Л. Манусевич, от которого я узнал, что они, в своем теоретическом отделе № 11, начинают исследовать математическое описание креновыравнивания. И вот теперь я узнал, что в теоретическом аспекте вопросами креновыравнивания занялись также и в нашем, пока-что сугубо конструкторском, отделе.

Как-то раз, когда я работал в лаборатории нашего отдела, исследуя поведение какого-то вновь изготовленного узла системы, ко мне вдруг с возгласом: " Закончен труд, завещанный от бога!", обратился, начальник лаборатории и мой давнишний соратник, Р.В. Исаков, который сидел неподалеку за письменным столом, заваленным ворохом каких-то бумаг. Рядом с этим столом, на небольшой тумбе стояла какая-то конструкция, напоминающая ХЧ (хвостовую часть) торпеды. На этой конструкции, изготовленной в лаборатории, была установлена пара настоящих гребных винтов торпеды, и что-то еще там было.

Естественно я его спросил:

 - А в чем, Радик, дело?

И Радий Васильевич с удовольствием мне рассказал, что он только что подготовил статью в журнал "Труды НИИ-400", в которой он раскрыл механизм возникновения у торпед крена и способов его устранения, путем воздействия в самой торпеде на этот механизм, создающий у нее крен.

После этого, скорее всего, торпеды не будут нуждаться в каком-либо рассогласовании рулей, и в креновыравнивании вообще!

Дело в том, что движителями у торпеды, сообщающими ей поступательное перемещение в воде, являются два гребных винта, вращающихся в противоположных направлениях. Каждый винт вращается от своего отдельного вала, которые устанавливаются в соответствующих опорах, связанных с корпусом торпеды. Поэтому моменты трения в опорах, возникающие при вращении торпедных валов, передают свои воздействия на корпус торпеды и стараются повернуть ее на угол того-самого крена. Оба вала вращаются в различных направлениях, и каждый из них стремится накренить торпеду в свою сторону. Если их силы, - моменты, равны, то в результате у торпеды будет нулевой крен, а если какой либо из валов со своим винтом будет "перегребать", то от этого у торпеды появится ненулевой угол крена.

Так я его тогда понял.

Мне, старому, по его словам, "хреновыращивателю", конечно все это было очень интересно, но подумалось, что, конечно, перегребание винтов - это только одна из причин возникновения у торпед кренения на дистанции.

Как правило, для торпед является неизбежным смещение их центра тяжести вдоль вертикальной собственной оси, на дистанции хода, вследствие расходования топлива, изменяется вывеска торпеды, возникают всевозможные гидродинамические асимметрии, в результате появляются углы скольжения, и другие влияния. Наличия в процессе маневрирования торпед угловых ускорений и скоростей  - все это в комплексе создает крены торпед на дистанции, которые необходимо устранять.

А для устранения крена торпед, пока-что не придумано других способов, кроме рассогласования горизонтальных рулей (иногда, вместе с горизонтальными, рассогласовывают и вертикальные рули).

 У малогабаритных торпед для креновыравнивания применяют элероны, каждый из которых является частью одного из горизонтальных рулей и работает от отдельной РМ, т. е. создается то же рассогласование горизонтальных рулей, только без "механизма рассогласования". В малогабаритной торпеде для него нет места.  

Над теорией креновыравнивания продолжали трудиться и сотрудники отдела № 11.

В этом же 1959 году в 11-ом отделе появился отчет Л.Г. Манусевича: "Анализ бокового движения торпеды частотным методом".

В понятие "боковое движение"  входят совместные и математически зависимые движения торпеды в горизонтальной плоскости (по курсу) и относительно продольной торпедной оси.

Боковое движение торпеды я разбирал и анализировал в своей диссертации.

В этом же 1959 году С.М. Левин  и Л.Г. Манусевич в отчетах своего 11-го отдела вводили в торпедизме вообще, и в том числе в исследованиях движения по крену, понятие о передаточных функциях и о частотных передаточных функциях.

Насколько я помню в следующем 1960 году на эту тему в "Трудах НИИ-400" появилась статья за подписью Р.В. Исакова и Л.Г. Манусевича.

Так начиналось их творческое содружество, продолжавшееся до конца.  

В том же 1959 году Р.В. Исакову удалось убедить руководство НИИ в целесообразности перевода в лабораторию 14-го отдела, из теоретического 11-го отдела, группы, занимающейся там моделированием управляемого движения торпеды на АВМ.

В отделе № 11 традиционно, в основном, занимались определением и исследованием гидродинамических характеристик торпед. Для проектируемых торпед устанавливали вывеску торпеды, площади и формы рулей и оперений, скорость движения торпеды и сопротивление этому движению со стороны водяной среды, параметры гребных винтов, производили прочностные расчеты и т.п.

Однако, в процессе натурных отработок и при исследовании  движения торпед теоретики приходили к выводам, что для успешного проектирования торпед необходимо все большее внимание уделять также теориям управляемого движения торпед, ибо только с помощью таких  теорий можно было предвидеть при проектировании и понимать на испытаниях как, например, скорость перекладки руля, или трение в осях гироскопа, или любой другой параметр прибора управления, влияют на то, как торпеда пройдет свою дистанцию и сможет ли успешно выполнить поставленную задачу.

Для НИИ было естественно, что все теоретические вопросы решаются в специализированном теоретическом отделе, - в отделе № 11, а в других отделах занимаются конструированием. Но получалось так, что те, кто в 11-ом отделе занимался теорией управления, не всегда в должной мере  знали особенности систем управления, которые для торпед, последние годы, начал проектировать отдел № 14.

Таким образом лаборатория 14-го отдела начала быстро из производственного вспомогательного подразделения превращаться в лабораторию исследования управляемого движения торпед путем их математического моделирования на аналогово-вычислительной машине (АВМ). Парк АВМ, который вначале представляла установка ИПТ-5, начал быстро пополняться более совершенными машинами. Группа сотрудников 11 отдела, переведенная в приборный отдел № 14, начала также пополняться сотрудниками последнего.

С этого момента лицо приборного отдела № 14 существенно изменилось: кроме конструирования торпедных приборов, отдел начал отвечать в полной мере также за решение вопросов управляемости торпед: устойчивость их движения, маневренность, качество управления и т.п.

Соответственно, в отделе в частности, и в институте вообще, значительно повысился "удельный вес" (рейтинг) начальника лаборатории Р.В. Исакова: наряду с И.Т. Шестопаловым, В.А. Калитаевым,  и  даже  больше,  чем они, он начал  собой  олицетворять   приборный  отдел  № 14.  

К моей деятельности в секторе Калитаева, по конструированию систем, все эти организационные перипетии в отделе отношения не имели никакого.

К этому времени в секторе сформировалась небольшая группа инженеров, работающих под моим руководством. В этой группе были Исаак Любан, Леша Пахомов, Вера Соловьева и другой народ - за давностью времен уже стало забываться, кто именно.

Кроме работы в отделе мне поручили руководство дипломным проектом студентки ЛКИ, ТОМАНОВОЙ ЛАРИСЫ САВЕЛЬЕВНЫ. Естественно темой дипломного проекта у нее была разработка конструкции креновыравнивающего прибора. Эта студентка была дочерью старейшего инженера нашего НИИ - САВЕЛИЯ ЯКОВЛЕВИЧА РОДА. Позже в НИИ также трудились сын С.Я. Рода и муж Ларисы - ТОМАНОВ ВИКТОР, рядом с которым мне в дальнейшем довелось поработать довольно долго, и общение с ним было и приятным, и полезным во всех отношениях.

Подобные родственные кланы в НИИ были не редкостью. Семейные традиции в "торпедной жизни" способствовали развитию отрасли и созданию Щита Родины.

В дальнейшем Лариса Томанова трудилась в моей группе, пока она существовала, и далее в секторе приборов управления при всех его начальниках. Всю жизнь работала конструктором.  

В этом же 1959 году, а возможно в 1960, мне  как-то поручили рецензировать и составить отзыв по дипломному проекту одного из студентов ЛКИ. Имя его не запомнил, а фамилию, учитывая чувства его близких,   не раскрываю. Свой дипломный проект он разрабатывал на нашем киевском заводе № 308. А запомнил я этот случай, поскольку он был весьма странным, мягко говоря.

Очень солидный и очень молодой человек ничего не мог пояснить из написанного в его пояснительной записке к дипломному проекту. А написана там была масса невообразимой чепухи! Также совершенно было непонятно, к чему относятся представленные им чертежи и схемы.

При этом  у него был прекрасный отзыв руководителя проекта, кого-то из киевлян.

Хотелось просто посоветовать этому неграмотному, очень вежливому и почтительному толстячку, выбросить в урну всю его макулатуру, и затем прекратить с ним какое-либо общение. Но такой исход  был бы, во-первых, небывалым и скандальным и, во-вторых, бесполезным, поскольку, судя по всему, его и без моей рецензии сделали бы инженером.

Как он учился? Обычно такие безграмотные до дипломных проектов не добирались и "отсеивались" из учебных заведений в процессе обучения, если, конечно, у них не было еще одной дополнительной руки, используя которую они все преодолевали!

Одним словом, хотя для меня это и было оскорбительно, выставил я ему за диплом небывало низкую, по тем в те времена, оценку - тройку! Сознавая, что и это очень много.

Этот студент успешно защитил свой дипломный проект и, через несколько лет,  будучи в командировке на заводе в Киеве, я ответил на приветствие какого-то, судя по всему, очень важного начальника, в котором опознал своего "троечника".

Будучи направленным по распределению на киевский завод, он там мгновенно занял руководящую должность и прекрасно с ней справлялся.  

Как и чему следует учить молодежь в институте? И какую молодежь? Вопрос.

Правда, тут тоже просматривался семейный клан.

У нас, в секторе В.А. Калитаева, который в дальнейшем был преобразован в "Сектор управляющих приборов" - СУП,  через год-другой начал свою трудовую карьеру родной брат моего дипломника. Брат тихо и скромно поднимался вверх по служебной лестнице в секторе  и в 90-х годах достиг вершины начальника одного из подразделений НИИ.  Родственные гены, если это гены начальства, всегда сказываются!  

Редкий случай моей "торпедной жизни" - в 1959 году длительных командировок у меня не случалось. Так, бывали недолгие поездки в Киев и в Москву, на недельку-другую. Из московских поездок запомнил командировку в Академию Наук на какой-то семинар по автоматике, а также командировку на одну из выставок измерительной аппаратуры.

На семинаре по автоматике ощущал себя, как слон в посудной лавке: с трудом воспринимал выступления молодых дарований.

Теория автоматики это Вам не системы управления торпедами, там все основано на использовании инструментов высшей математики, причем такой глубины, мне, которая, была недоступна. Но, все равно, было интересно  и даже что-то меня зацепило так, что набрался наглости и тоже выступил. Знай наших!  

Выставка измерительных приборов запомнилась высочайшим классом приборов, созданных в некоторых капиталистических странах. Неприятно было осознавать, что мы технически отстаем от века. Германия, Италия и даже некоторые более мелкие страны создавали технику, до которой нам следовало расти и расти. А ведь это были страны, побежденные нами в недавней войне!

Почему они нас так обгоняют?

Было ясно, что виноваты в этом "дубовая" система планирования развития нашей науки и промышленности, бюрократизм, неграмотность руководителей. Думалось, что жизнь все-таки заставит наших правителей создать более гибкие системы управления и решения вопросов технического прогресса. Когда это только будет?

В те годы мне думалось, что вот-вот!

Ждал этого "вот-вот" вначале при Хрущеве, но затем надежда на него стала падать и появилась новая надежда, что Брежнев вот-вот совершит реформу, но довольно быстро стало ясно, что и этот не лучше.

Мне становилось все яснее, что страна не сможет вечно оставаться в рамках, которые ограничивают естественный ход ее развития, но я не ожидал, что на моем веку эти рамки начнут разрушаться, причем разрушая вместе с собой и многое из того, что следовало бы по-хозяйски оберегать!

 

Короткие командировки в Киев были связаны с приемкой очередной партии вновь изготовленных приборов.

Тут я столкнулся с характерным для нашей промышленности явлением: завод любым способом старался заполучить подпись заказчика (т.е. представителя НИИ) под актом  о приемке приборов, даже в случаях явного брака своей работы. Был случай, когда все руководители завода по очереди и вместе, убеждали меня поставить такую подпись. Эти убеждения сопровождались угрозами, обещаниями и другими немыслимыми и мыслимыми способами давления.

Для завода Акт приемки его продукции означает выполнение, или невыполнение плана работ завода, а с этим связана оплата труда его коллектива, а также устойчивость положения руководителей завода в своих креслах.

Представитель предприятия-заказчика на предприятии изготовителе один противостоит всему административному аппарату предприятия-изготовителя, который «популярно» объясняет представителю заказчика, что изготовленная продукция полностью соответствует требованиям задания, а если что-то там еще не нравится заказчику, то это уже Ваши проблемы. Но представителю также ясно, что если принять прибор с этим "что-то", то использование прибора по назначению будет невозможно и, кроме того, изготовитель толкует требования задания неверно.

Чаще всего в таких ситуациях  находят компромисс, но не всегда. Принимающий изготовленную продукцию несет очень большую ответственность за свое решение.

 В связи с изложенным вспоминается эпизод, случившийся на заводе № 308 при сдаче и приемке вновь спроектированной и изготовленной партии автографов глубины и крена.

Конструкторами группы регистрирующих приборов отдела № 14 была изменена конструкция старейшего торпедного прибора регистрации – автографа глубины и крена. В этом приборе чувствительный элемент - резиновая мембрана с пружиной был заменен на сильфон и был выполнен ряд других изменений.

Приемку изготовленной на заводе партии новых приборов выполняла молодой инженер НИИ-400 Александрова Нина Александровна – моя супруга.

В процессе приемки она обнаружила, что пайка сильфона была выполнена оловянистым припоем ПОС-40, вместо требуемого по документам, серебрянного ПСр., и отказалась подписывать акт о приемке изготовленной партии.

В результате она подверглась сильнейшему давлению, уговорам и угрозам, со стороны, как администрации цеха, в котором эти приборы собирались, так и со стороны администрации и руководства завода.

Солидные руководящие работники доказывали, что ее производственный опыт и знания, не идут  ни в какое сравнение с их опытом, опытом инженеров и мастеров производства  с солидным производственным стажем и заслугами, а уж они-то знают, что произведенная ими замена припоя, эксплуатационные и конструктивные качества прибора не ухудшит, а стоимость прибора понизиться. Они берут на себя ответственность, а она, инженер, без году-неделя, только срывает заводу план и лишает весь коллектив доплат и премий за их самоотверженный труд.

Однако инженер-девчонка все равно не соглашалась подписывать акт приемки, и тогда руководство решилось пойти на проведение убедительных испытаний – приборы были установлены на вибростед, имитирующий вибрации в работающей торпеде.

К счастью для моей супруги вся пайка на оловянистом припое мгновенно разлетелась, а сконфуженное руководство завода с позором удалилось.

После возвращения из командировки в НИИ-400 ее повысили, присвоив ей квалификацию старшего инженера.  

Среди руководителей завода и СКБ завода было заметно появление новых людей.

В эти годы в СКБ заметную роль стал играть И.М. ГОРБАНЬ.

В воспоминаниях легендарного  руководителя украинских партизан Ковпака, И.М. Горбань был упомянут, как руководитель партизанской разведки.

Заметно продвигались на этом заводе по служебной лестнице также выпускники нашего ЛКИ, в частности мои друзья-знакомые И.М. САФОНОВ и И.С. КУРБАТОВ.

И.М. Сафонов, бывший белорусский партизан, вскоре станет главным инженером СКБ, а И.С. Курбатов через некоторое время станет директором этого завода, а затем даже депутатом Верховного Совета ССР от Украины.

 

Таким образом, 1959 год "торпедной жизни" я провел в относительно стабильной обстановке, занимаясь, в основном, конструированием электромеханических приборов управления.

 

третий канал управления, или начальные этапы разработки системы креновыравнивания торпед.

(проект статьи)   

Торпеды, как таковые, появились в 1876 году.

Первым образцом такого устройства принято считать самоходную мину Уайтхеда.

Известно, что эта торпеда в своем составе содержала систему управления движением торпеды на заранее установленной глубине.

Далее, порядка 20 лет, человечество не могло произвести какие-либо принципиальные улучшения в системе управления этим устройством, пока в 1894 году не был изобретен гироскопический прибор Обри, составивший основу системы управления ходом торпеды по направлению, в горизонтальной плоскости.

После этого, почти 60 лет никаких принципиальных новшеств в системе управления движением торпед не происходило.

За это время произошло несколько глобальных катастроф, называемых мировыми войнами, происходили многочисленные кровопролитные войны с применением торпед в самых широких масштабах, но принцип управления ходом торпед в принципе не изменялся.

В его основе по-прежнему находились две системы управления - система управления ходом торпеды на заданной глубине, и система управления ходом в горизонтальной плоскости по заданному направлению.

Какие-либо новые принципиальные дополнения системы управления не появлялись, поскольку надобности в их появлении не было никакой. Торпеды прекрасно выполняли свои задачи без каких-либо принципиальных усложнений своего управления, даже после создания систем самонаведения, в годы второй мировой войны.

В течение этого времени в конструкцию торпед вносились значительные усовершенствования.

Совершенствовалась энергосиловая установка, были созданы электрические торпеды, торпеды с самонаведением, появились неконтактные взрыватели, кроме надводных и подводных кораблей торпеды стали широко использоваться авиацией, и ряд других моментов, расширяющих эффект применения торпед.

Однако система управления ходом торпеды, как уже было отмечено, в принципе оставалось такой же, какой она была создана к концу ХIХ века.

На рис.1 приведена функциональная схема этой, можно назвать классической, системы управления торпедой.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p1.GIFР

рис.1.

Классическая система управления торпедой состояла из двух каналов: канала управления вертикальными рулями торпеды, ВР, и канала управления горизонтальными рулями, ГР.

Функциональные схемы, представленные на рис.1., соответствуют, по крайне мере, устройствам во всех отечественных торпедах на начало пятидесятых годов ХХ века.

На рис.1. обозначено:

 

Т – торпеда (точнее, ее корпус);

ПК – прибор курса (гироскопический прибор Обри);

ГА – гидростатический аппарат (прибор управления ходом торпеды по глубине);

РМ – рулевая машинка.

Прямоугольниками с обозначениями внутри, отмечены блоки каналов управления торпедой.

Вместе с рулями и торпедой, каждый канал управления является системой управления: по направлению, и по глубине, соответственно.

Функциональные связи между блоками систем управления обозначены линиями с надписями над ними. Двойные линии между блоками означают механическую связь.

Ψ – угол курса;

θ – угол дифферента;

H – глубина;

SB – перемещение регулируемой тяги вертикальных рулей;

SГ – перемещение регулируемой тяги горизонтальных рулей;

SР - перемещение распределительного золотника пневматической РМ горизонтальных рулей;

МВ – гидродинамический момент поворота торпеды, создаваемый ее вертикальными рулями;

МГ – гидродинамический момент поворота торпеды от горизонтальных рулей.

В 1952 году на одной из торпед, а именно на реактивной твердотопливной авиационной торпеде РАТ-52, был применен третий канал управления – канал стабилизации крена торпеды, или иначе, канал креновыравнивания торпеды.

Торпеда РАТ-52 была разработана в НИИ-2 (ныне ГосНИИАС) под руководством Г.Я.Дилона.

Под углом крена торпеды принимался угол поворота торпеды относительно ее продольной оси.

От системы креновыравнивания в идеале требовалось обеспечение нулевого угла крена, когда совпадают плоскости – вертикальная Земная и плоскость вертикальных стабилизаторов торпеды.

Функциональная схема третьего канала управления и системы креновыравнивания торпеды РАТ-52 приведена на рис.2..

Необходимость создания канала креновыравнивания в торпеде была обусловлена некоторыми особенностями конструкции торпеды и условиями ее использования.

К этим особенностям можно отнести:

вместо обычной винтомоторной конструкции энергосиловой установки, впервые была создана торпеда с твердотопливным реактивным двигателем;

- сброшенная с самолета на высоте от 1500 метров и выше, как обычная авиационная бомба, после приводнения, торпеда была должна продолжать прямолинейное движение на участке 500 – 600 метров на, установленной в самолете, глубине в диапазоне от 2 метров и более, в направлении заданном ей на самолете перед сбрасыванием.

скорость движения реактивной торпеды РАТ-52 намного превосходила скорость обычных винтомоторных торпед и достигала величину около 70 узлов.

Обеспечить, в таких условиях применения, требуемые параметры хода, было возможно только при условиях обеспечения у торпеды угла крена минимальной величины – такой величины, при которой бы исключалось ее выскакивание на поверхность воды после приводнения и в процессе прямолинейного движения.

На рис.2. обозначено:

ЭП элеронный прибор;

МР РАТ-52 – механизм рассогласования горизонтальных рулей торпеды РАТ-52;

БГА – безынерционный гидростстатический аппарат;

ГРп – горизонтальный руль правый;

ГРл – горизонтальный руль левый;

γ – угол крена;

SК – перемещение регулируемой тяги элеронного прибора;

SГП – перемещение тяги правого горизонтального руля;

SГЛ – перемещение тяги левого горизонтального руля;

Fвн – внешние силы, создающие крен торпеды, γ, и другие отклонения.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p2.GIF 

Рис.2.

Из схемы на рис.2. видно, что горизонтальные рули торпеды, левый и правый, ГРл и ГРп, перекладываются каждый от перемещения своей тяги, SГЛ и SГП.

Перемещение каждой тяги является суммой перекладок:

SГП = SГ +/- SК 

(1)

SГЛ = SГ -/+ SК

Преобразование перемещений тяг перекладки горизонтальных рулей, SГ, и элеронного прибора, SК, в отдельные перемещения тяг правого и левого горизонтального руля, SГП и SГЛ, производится с помощью суммирующего механического устройства, МР РАТ-52, представляющего собой специальную угловую качалку с эксцентриками.

В данном описании системы креновыравнивания позволим себе назвать это устройство механизмом рассогласования горизонтальных рулей торпеды РАТ-52.

Из выражений (1) следует, что перекладка каждого горизонтального руля выполняется на одинаковый для каждого руля угол, δГ, и на добавленную величину, для левого и правого горизонтального руля – (+/- δГК) и (-/+δГК), соответственно.

Такую суммарную перекладку каждого горизонтального руля можно записать в виде следующей формулы:

δ = δГ + |δГК|sign γ                                         (2)

 

Абсолютное значение поворота, |δГК|, каждого горизонтального руля также определяет величину их рассогласования:

|δгр| = 2ГК|                                    (3)

С учетом знака угла рассогласования горизонтальных рулей торпеды, напишем следующее выражение:

δгр = 2|δГК|sign γ                               (4)

Составляющая, δГ, суммарной перекладки, горизонтальных рулей, δ, является реакцией безынерционного гидростатического аппарата, БГА, на изменение глубины хода торпеды, H, и дифферента, θ.

Термин «безынерционный» подчеркивает, что в конструкции БГА был использован гироскопический датчик дифферента вместо маятника, используемого в конструкции «классического» гидростатического аппарата, ГА.

Перекладки горизонтальных рулей, δГ, создают гидродинамический момент, МГ, воздействующий на торпеду в ее вертикальной плоскости и обеспечивающий требуемое движение на установленной глубине.

Рассогласование горизонтальных рулей, δгр, является реакцией элеронного прибора, ЭП, на угол крена торпеды, γ.

Эта перекладка создает гидродинамический кренящий момент, МК, поворачивающий торпеду относительно ее продольной оси таким образом, чтобы устранить у нее крен, γ.

Конструкторы торпеды РАТ-52 в качестве прототипа торпедного гироскопического элеронного прибора, ЭП, использовали торпедный гироприбор курса, ПК – прибор Обри. Для них это было наиболее естественно и удобно.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p3.GIF

Рис.3.

 

На рис.3. приведены, частично, функциональные схемы обоих приборов, откуда видно, как был изменен элеронный прибор торпеды РАТ-52 по сравнению с прибором курса – блоком функциональной схемы классической системы управления торпедой по направлению, показанной на рис.1.

На рис.3. обозначено:

ПУ – программное устройство ПК, представляющее собой шестерню угловой установки, поворачиваемую перед выстрелом торпеды;

ЗР – золотник распределитель подачи сжатого воздуха в одну из полостей поршневой рулевой машинки;

РМ – поршневая рулевая машинка;

ω – угол поворота шестерни угловой установки ПУ, т.е. заданный угол хода торпеды по направлению;

β – сигнал гироскопа, которым является угол поворота торпеды относительно оси наружной рамки трехстепенного гироскопа, в пространстве «неподвижной»;

Ä -

  -  «классическое» суммирующее устройство трехстепенного гироскопического прибора курса, представляющее собой узел «кулак – скоба».

Кулачек жестко связан с осью наружного кольца гироскопического прибора, а его головка, при повороте торпеды на угол β, скользит в прорезях скобы, вызывая ее поворот относительно оси шестерни угловой установки и смещение SР распределительного золотника, ЗР, связанного со скобой.

Таким образом, распределительный золотник перемещается на величину пропорциональную алгебраической сумме двух углов поворота (в пределах, так называемого «угла следности»):

SР = к(ω + β)                                        (5)

Заданным (программным) параметром для системы креновыравнивания является нулевой угол поворота торпеды относительно продольной оси, и поэтому, естественно, программное устройство с его шестерней угловой установки в ЭП не применено. Скоба суммирующего устройства поворачивается относительно оси, закрепленной в корпусе прибора ЭП, жестко связанном с корпусом торпеды.

Таким образом, в элеронном приборе суммирующее устройства «кулак-скоба» превратилось в устройство преобразования углового перемещения β в линейное SР, которое на рисунке обозначено:

«βSР».

Гироскопический датчик «гироскоп курса» в ЭП был заменен на гироскопический датчик «гироскоп крена», что позволило элеронному прибору воспринимать повороты торпеды относительно своей продольной оси – углы крена, γ.

Каким образом гироскоп курса был превращен в гироскоп крена, видно после рассмотрения схем гироскопических датчиков, приведенных ниже.

На рис.4. приведена схема гироскопического датчика угла курса, Ψ, торпеды.

На рис.5. приведена схема гироскопического датчика крена γ.

. На рисунках обозначено:

X, Y, Z – собственные оси торпеды,

X – продольная ось торпеды;

Y – вертикальная ось торпеды;

Z – поперечная ось, направленная в сторону правого борта.

A, B, C – оси гиросистемы,

A – ось ротора гироскпа, установленная в подшипниках внутреннего кольца;

B – ось внутреннего кольца гироскопа, установленная в подшипниках наружного кольца;

C – ось наружного кольца гироскопа, установленная в подшипниках корпуса прибора, жестко связанного с корпусом торпеды;

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p4.GIF 

Рис.4.

β – сигнал, возникающий в процессе хода торпеды в виде угла между наружной рамкой (кольцом) гироскпа и корпусом прибора, жестко закрепленного в торпеде

α - сигнал, возникающий в процессе хода торпеды в виде угла между наружной и внутренней рамками гиросистемы.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p5.GIF 

Рис.5.

.

Перед выстрелом, кольца гиросистемы находятся в заарретированом состоянии. В этом положении оси гиросистемы жестко фиксированны по отношению к корпусу прибора, по отношению к собственным осям торпеды.

Для прибора курса, ПК:

Ось ротора A расположена параллельно продольной оси торпеды X;

Ось внутреннего кольца B параллельна поперечной оси Z;

Ось наружного кольца C параллельна вертикальной оси Y.

Для элеронного прибора, ЭП:

Ось ротора A расположена параллельно вертикальной оси Y;

Ось внутреннего кольца B параллельна поперечной оси Z;

Ось наружного кольца C параллельна продольной оси торпеды X.

Из изложенного ясно, что в качестве гироскпа крена в торпеде РАТ-52 был использован гироскоп курса, повернутый вокруг поперечной оси Z торпеды на 90°.

В качестве элеронного прибора торпеды РАТ-52 был использован прибор курса, после удаления из него механизма угловой установки, и после разворота его на 90° относительно поперечной оси торпеды Z.

Кроме описанной выше системы креновыравнивания на подводном участке траектории, в торпеде осуществлялась также стабилизация крена на воздушном участке траектории, после отделения торпеды от самолета и до момента ее приводнения.

Еще до завершения разработки торпеды РАТ-52, в НИИ-400 в 1950 году под руководством В.А.Калитаева началась разработка торпеды ТАН-53 – авиационной торпеды низкого торпедометания, калибра 53 см.

С 1954 года работа велась под руководством В.А.Поликарпова, а в 1955 году она была прекращена.

Энергосиловая установка этой торпеды в свой состав включала традиционную винтомоторную группу.

Дальность хода этой торпеды должна была составлять до 10 километров, а скорость до 50 узлов.

Торпеда проектировалась бесследной, работающей на топливе «спирт-кислород».

Как и у торпеды РАТ-52 проектировалось, что она будет работать с системой креновыравнивания на воздушном и подводном участках траектории своего движения.

Необходимость активного креновыравнивания для этой торпеды обуславливалась условиями ее использования, подобными условиям на торпеде РАТ-52, а также возможностью применения системы самонаведения, эффективность применения которой снижается с увеличением у торпед крена.

По системе креновыравнивания конструкторы решили использовать опыт разработок торпеды РАТ-52 с максимально-возможным приближением.

Однако применить рассогласование горизонтальных рулей оказалось невозможным, поскольку в кормовом отделении торпеды ТАН-53, с винтомоторной энергосиловой установкой, был невозможно разместить конструкцию механизма рассогласования торпеды РАТ-52, приспособленную для установки в кормовом отделении с размещенным там соплом реактивного двигателя.

Поэтому решили канал управления горизонтальными рулями в торпеде ТАН-53 оставить «классическим», как показано на рис.1., а креновыравнивание в воде обеспечить рассогласованием специальных рулей – элеронов.

Эта же система предназначалась для креновыравнивания торпеды на воздушном участке траектории, только площадъ воздушных элеронов была гораздо больше площади «водяных».

Функциональная схема этой системы креновыравнивания показана на рис.6.

На рисунке 6. обозначено:

Эпр – элерон правый;

Элев – элерон левый;

Р – рычаг первого рода, преобразующий перемещение тяги элеронного прибора, SК, во взаимно противоположные перемещения тяг элеронов, правого и левого.

В результате указанных взаимно противоположных перемещений тяг элеронов возникает угол рассогласования элеронов, δэр, аналогичный углу рассогласования горизонтальных рулей, δгр, (см. формулу (4)).

Предполагалось, что рассогласование элеронов, δэр, аналогично рассогласованию горизонтальных рулей, δгр, будет создавать креновыравнивающий момент торпеды, МК, и устранять появляющийся крен, γ. Однако торпеда на перекладку элеронов в воде совершенно не реагировала, какой бы площади их не устанавливали!

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p6.GIF 

 

 

Рис.6.

После некоторых рассуждений решили, что причиной отрицательного результата может являться система подачи воздуха к поршню РМ элеронного прибора (см. рис.3.).

Конструктивная схема используемых рулевых машинок, РМ, применяемых в каналах управления вертикальными рулями и элеронами показана на рис.7.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p7.GIF

Рис.7.

В зависимости от положения золотника распределителя сжатого воздуха, ЗР, (см. рис.3.), последний, под давлением, p, подается к поршню, либо в одну, либо в другую, полости рулевой машинки.

При такой схеме работы перекладка поршня происходила с заметным гистерезисом и со сравнительно небольшой скоростью перекладки. В результате движение торпед по направлению выполнялось часто по траектории «змейки».

Для устранения отмеченных недостатков была спроектирована рулевая с дополнительным золотником, распределяющим подачу сжатого воздуха в поршневые полости, непосредственно на самой рулевой машинке, как показано на конструктивной схеме, приведенной на рисунке 8. 

                                               Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p8.GIF 

Рис.8.

В модернизированной РМ сжатый воздух под давлением p, от распределительного золотника, ЗР, элеронного прибора, ЭП, подавался не в поршневые полости рулевой машинки, а с одной из сторон дополнительного золотника, вызывая, тем самым, его перемещение в одну из сторон. Поскольку к этому дополнительному золотнику постоянно подведен сжатый воздух из торпедной воздушной магистрали, то он, при перемещении золотника в одну из сторон, мгновенно поступает к поршню в одну из его полостей.

В свою очередь золотник, установленный на РМ, мгновенно перекладывается при подаче к нему воздуха от распределительного золотника, поскольку на его перемещение требуется значительно меньшее усилие, чем на перекладку поршня рулевой.

После установки в торпеду такой модернизированной РМ, перекладка элеронов стала происходить быстрее и с меньшим временем запаздывания от момента подачи сигнала элеронным прибором, ЭП, но торпеда, по-прежнему, в воде на перекладку элеронов не реагировала.

В 1953 году автор настоящей статьи, будучи молодым специалистом и аспирантом-заочником, проанализировав ход разработок и испытаний системы креновыравнивания торпеды, пришел к выводу, что элероны, установленные снаружи корпуса торпеды на ее кормовом отделении, не могут быть работоспособными в принципе. Причиной такой неработоспособности должен являться пограничный слой жидкости, увлекаемый вместе с торпедой при ее движении. О наличии у торпед такого явления имелась информация в соответствующей технической литературе.

При движении торпеды рули-элероны, расположенные в пограничном слое, не обтекаются встречным потоком жидкости и, поэтому, их повороты не создают подъемную силу на рулях – рули не эффективны.

В то же время, вся практика эксплуатации торпед показывает эффективность перекладок горизонтальных рулей торпеды – следовательно, креновыравнивание торпеды может быть обеспечено только рассогласованием горизонтальных рулей торпеды, или элеронов, расположенных на осях горизонтальных рулей.

Опыт применения торпеды РАТ-52 являлся тому подтверждением.

Однако использование конструктивного принципа рассогласования горизонтальных рулей, как у торпеды РАТ-52, в торпеде ТАН-53 оказывалось делом невозможным. Поэтому автор настоящей статьи, после совещания с другим молодым специалистом, В.С.Лужиным, принял решение о конструировании специального для ТАН-53 суммирующего механизма рассогласования, работающего от рулевой машинки гидростатического аппарата торпеды и от модернизированной рулевой системы креновыравнивания.

Принцип конструкции указанного механизма рассогласования горизонтальных рулей был основан на применении способа перемещения тяг горизонтальных рулей по отдельности, SГП и SГЛ, (см. рис.2.), с помощью устройства «винт-гайка», когда используются «левая» и «правая» резьбы, для перемещения каждой тяги рулей во взаимно противоположных направлениях. Поворот «гайки» каждой тяги производился от поворота единой шестерни, и создавался этот поворот перемещением, SК, штока креновыравнивющей рулевой машинки, рмк.

Совместное перемещение, SГ, обеих тяг горизонтальных рулей производилось от перемещения штока рулевой машинки горизонтальных рулей РМГ.

Чертеж, сконструированного механизма рассогласования, который был назван «шестеренчато-винтовым», в конце 1953 года был предъявлен на рассмотрение главному конструктору торпеды ТАН-53 В.А.Калитаеву, который в тот момент свои полномочия передавал В.А.Поликарпову, и В.А.Калитаев этот чертеж подписал.

Таким образом, схема канала креновыравнивания винтомоторной торпеды ТАН-53, показанная на рисунке 9., в принципе осталась такой же, как у реактивной торпеды РАТ-52, см. рис.2., только конструкция ряда узлов системы изменилась.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p9.GIF 

Рис.9.

Создание гидродинамических моментов, МГ и МК, обеспечивающих движение торпеды на заданной глубине и креновыравнивание, происходят также, как у торпеды РАТ-52, и в соответствии с формулами (1), (2), (3) и (4).

Поскольку в канале управления использовалась релейная рулевая машинка (см. рис.8), то и рассогласование горизонтальных рулей, δр, в торпеде выполнялось по релейному закону управления

Составляющая перекладки горизонтальных рулей δГ, управляющая торпедой в вертикальной плоскости, происходила по линейному закону управления от «следящей» РМГ – рулевой машинки горизонтальных рулей.

При релейном управлении рассогласование, δр, всегда имеет максимальное значение, а знак его определяется знаком крена торпеды.

В 1954 году было изготовлено 5 комплектов устройств МРтан и разработана вся необходимая техническая документация.

Кроме вышеописанного был проработан вариант механизма рассогласования со «следящей» РМК, обеспечивающей линейное управление рассогласованием горизонтальных рулей, δр, подобно линейным перекладкам δГ.

В мае – июне 1955 года изготовленные механизмы рассогласования были установлены в торпеде ТАН-53, которыми было сделано порядка 5 выстрелов.

Все эти испытания были успешными и имели положительный результат.

Таким образом состоялось рождение третьего канала управления торпедами с винтомоторной силовой установкой – канала креновыравнивания.

Однако вскоре в том же 1955 году работы по проектированию торпеды ТАН-53 были прекращены, несмотря на то, что практически все ее системы уже были отработаны.

Однако вся техническая документация по креновыравниванию торпеды ТАН-53 вскоре была использована сотрудниками филиала НИИ-400 в городе Ломоносове при конструировании перекисно-водородной торпеды ДБСТ под руководством В.С.Осипова.

В принципе функциональная схема креновыравнивания этой торпеды полностью соответствует функциональной схеме, приведенной на рисунках 2. и 9.

Единственным серьезным изменением конструкции системы креновыравнивания в торпеде ДБСТ являлась конструкция механизма рассогласования МР.

В торпеде ДБСТ, опытные конструкторы филиала, шестеренчато-винтовой МРтан заменили более простым и надежным устройством, состоящим из каретки с установленным на ней поворотным угловым рычагом. Конструктивная схема этого устройства приведена на рис.10.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p10.GIF 

Рис.10.

Создание гидродинамических моментов, МГ и МК, обеспечивающих движение торпеды на заданной глубине и креновыравнивание, происходят также, как у торпеды РАТ-52, и в соответствии с формулами (1), (2), (3) и (4).

Поскольку в канале управления использовалась релейная рулевая машинка (см. рис.8), то и рассогласование горизонтальных рулей, δр, в торпеде выполнялось по релейному закону управления

Составляющая перекладки горизонтальных рулей δГ, управляющая торпедой в вертикальной плоскости, происходила по линейному закону управления от «следящей» РМГ – рулевой машинки горизонтальных рулей.

При релейном управлении рассогласование, δр, всегда имеет максимальное значение, а знак его определяется знаком крена торпеды.

В 1954 году было изготовлено 5 комплектов устройств МРтан и разработана вся необходимая техническая документация.

Кроме вышеописанного был проработан вариант механизма рассогласования со «следящей» РМК, обеспечивающей линейное управление рассогласованием горизонтальных рулей, δр, подобно линейным перекладкам δГ.

В мае – июне 1955 года изготовленные механизмы рассогласования были установлены в торпеде ТАН-53, которыми было сделано порядка 5 выстрелов.

Все эти испытания были успешными и имели положительный результат.

Таким образом состоялось рождение третьего канала управления торпедами с винтомоторной силовой установкой – канала креновыравнивания.

Однако вскоре в том же 1955 году работы по проектированию торпеды ТАН-53 были прекращены, несмотря на то, что практически все ее системы уже были отработаны.

Однако вся техническая документация по креновыравниванию торпеды ТАН-53 вскоре была использована сотрудниками филиала НИИ-400 в городе Ломоносове при конструировании перекисно-водородной торпеды ДБСТ под руководством В.С.Осипова.

В принципе функциональная схема креновыравнивания этой торпеды полностью соответствует функциональной схеме, приведенной на рисунках 2. и 9.

Единственным серьезным изменением конструкции системы креновыравнивания в торпеде ДБСТ являлась конструкция механизма рассогласования МР.

В торпеде ДБСТ, опытные конструкторы филиала, шестеренчато-винтовой МРтан заменили более простым и надежным устройством, состоящим из каретки с установленным на ней поворотным угловым рычагом. Конструктивная схема этого устройства приведена на рис.10.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p10.GIF

Рис.10.

Каретка перемещается поступательно в направлении перемещения штока РМГSГ.

Поворотный угловой рычаг поворачивается на оси каретки от перемещения штока РМК в направлении SК.

Тяги правого и левого горизонтальных рулей перемещаются, соответственно, в направлениях SГП и SГЛ.

С 50-тых годов разворачивалось проектирование электроторпед, предназначенных для уничтожения подводного флота противостоящих государств.

При этом все острее вставал вопрос о создании для новых торпед также и приборов управления, обеспечивающих выполнение торпедами вновь поставленных задач, и работающих на основе энергетики, удобной для использования во вновь проектируемых торпедах.

Киевский завод, специализирующийся на разработке торпедных приборов управления и регистрации, ввиду отсутствия опыта, продолжал разработку приборов, использующих традиционную энергетику торпед – сжатый воздух.

В основе всех конструкций, разрабатываемых заводом для системы управления ходом торпеды по направлению, а также для появляющихся систем креновыравнивания, лежало использование пневматического гироприбора Обри с пневматическими рулевыми машинками.

В связи с возрастающими требованиями к тактико-техническим характеристикам торпед, в связи с необходимостью создания противолодочных торпед, возникла проблема реформации торпедных систем управления и регистрации.

Представлялась необходимой разработка электрифицированных приборов, обеспечивающих пространственное маневрирование торпед, при минимальном использовании сжатого воздуха, что киевский завод им. Г.И.Петровского, выполнить в те времена не мог. Поэтому в 1955 году назрела необходимость создания в НИИ-400 специального приборного отдела, №14.

Структура созданного отдела соответствовала структуре системы управления торпедой и состояла из следующих подразделений:

сектор канала управления по направлению во главе с начальником сектора В.А.Калитаевым, в котором была выделена группа по каналу креновыравнивания, во главе (с 1956 года) с автором настоящей статьи (в 1960 году назначен и.о. зам. главного конструктора по проектированию системы управления и регистрации движения мины-ракеты);

сектор канала управления торпедой в вертикальной плоскости, во главе с начальником сектора С.Г.Полеско (через 2 – 3 года его сменил А.Гуревич);

сектор приборов регистрации под руководством Б.П.Шефтеля (в 1961 году его сменил И.Т.Шестопалов);

лаборатория приборов управления и регистрации, под руководством П.М.Трошина (в 1957 году его сменил ктн Р.В.Исаков).

Во главе отдела №14 был поставлен ктн И.Т.Шестопалов.

В секторе управления по направлению в первые годы создания приборного отдела № 14 основной задачей представлялось создание электрического прибора курса взамен пневматического прибора Обри, ибо пневматический прибор курса, ПК, представлял собой комплекс основных блоков канала управления вертикальными рулями торпеды. (См. рис.3.)

Новая для торпедостроения, - система креновыравнивания, создаваемая на торпеде ДБСТ, проектировалась на основе элеронного прибора, ЭП, который был тем же прибором Обри, что и ПК, только повернутым на 90°. (См. рисунки3 и 9).

Таким образом, электрификация прибора курса решала задачу электрификации системы управления бокового движения торпед, включающего управление по направлению и активную стабилизацию крена.

 

Для создания необходимых конструкций приборов в 1956 году в отделе приступили к изучению, передовой по тому времени, техники авиационного приборостроения.

С этой целью специалисты отдела №14 приступили к изучению, появившихся к этому времени, литературных источников информации, для консультации в отдел приглашались преподаватели института авиационного приборостроения, а самым интересным и ценным являлось приобретение нескольких «живых» образцов электрических гиромоторов и регистраторов, используемых в авиации.

Приобретенные образцы авиационной техники тщательно изучались. Анализировалась возможность их непосредственного применения для торпед, а также возможности создания на их основе новых электрифицированных торпедных приборов управления и регистрации.

Наряду с гиромоторами ГМ-07, ГМ-04, и другими, специалисты отдела №14 рассматривали и изучали конструкции авиационных приборов, предназначенных для визуального контроля положения самолета в условиях его «слепого» полета, то есть когда летчик, управляющий самолетом, направление своего полета и горизонтальное положение самолета может определить только по указателям приборов. Этими приборами являлись:

Указатель направления - гирополукопас ГПК-47;

Авиагоризонт бомбардировщика - АГБ;

Авиагоризонт истребителя - АГИ.

Непосредственно использоваться в торпедах эти приборы не могли, поскольку торпеда, в отличие от самолета, являлась изделием автоматическим, и наблюдать за показаниями приборов в торпеде, по этой причине, некому.

Однако многие электрические элементы гиросистем этих приборов нашли применение и в торпедных приборах.

В 1956 году возникла идея применить авиационный регистратор горизонтального положения самолета – авиагоризонт, в качестве основы для создания торпедного креновыравнивающего прибора, взамен используемого в торпедах РАТ-52, ТАН-53, и ДБСТ, элеронного прибора, ЭП.

Авиагоризонты АГБ и АГИ отличались от прибора ЭП, во-первых, тем, что они являлись электромеханическими приборами, не использующими для своей работы сжатый воздух.

Во-вторых, вместо свободного трехстепенного гироскопа чувствительным элементом в авиагоризонтах АГБ и АГИ являлся гирогоризонт на основе жидкостного маятникового переключателя, ЖМП.

Схема гироскопического датчика угла крена на основе свободного трехстепенного гироскопа приведена на рис.5.

На рис.11. приведена схема авиагоризонта АГБ, представляющего собой гирогоризонт на основе ЖМП.

Основное отличие конструкции и принципа работы гирогоризонта от свободного трехстепенного гироскопа состоит в наличии у гирогоризонта элемента ЖМП – жидкостной маятниковый переключатель, и двух датчиков момента, ДМс и ДМв, корректирующих положение колец гиросистемы гирогоризонта.

ЖМП представляет собой электрический переключатель, установленный на внутреннем кольце трехстепенного гироскопического датчика, ВК. В этом переключателе находится капелька токопроводящей жидкости, которая, при отклонении ЖМП от горизонтального положения, замыкает одну из двух пар контактов ЖМП, в результате чего поступает электрический сигнал к ДМс, или к ДМв.

Включение датчиков моментов воздействует на гиросистему таким образом, что ее кольца прецессируют (поворачиваются) так, чтобы ось ротора гироскопа, А, была бы приведена в положение по направлению земной вертикали – вдоль оси Yg.

В этом положении к датчикам моментов ДМс и ДМв сигналы от ЖМП не поступают.

 Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p11.GIF

Рис.11.

Наружное кольцо (рамка) гиросистемы прибора АГБ на рисунке 11. обозначена – НК.

Если такой авиагоризонт установить в торпеде соориентировав его, как показано на рис.11, то, при поворотах торпеды по углу крена, γ, ( см. также рис.12), изменяется угол между кольцами гиросистемы, α, который может быть использован в системе креновыравнивания.

В приборе АГБ, установленном в самолете, указанное изменение угла между кольцами гиросистемы механически связано с изменением положения силуэта самолета, по которому летчик определяет крен.

Капелька жидкости ЖМП не позволяет гиросистеме прибора отклониться, в силу каких либо причин, от этой самой вертикали места, а если такое отклонение все же произойдет, то от ЖМП мгновенно будет подан электрический сигнал на один из двух коррекционных датчиков момента.

На рис.11 обозначены оси:

X, Y, Z – собственные оси торпеды,

X – продольная ось торпеды;

Y – вертикальная ось торпеды;

Z – поперечная ось, направленная в сторону правого борта.

A, B, C – оси гиросистемы,

A – ось ротора гироскпа, установленная в подшипниках внутреннего кольца ВК;

B – ось внутреннего кольца гироскопа, установленная в подшипниках наружного кольца;

C – ось наружного кольца гироскопа, установленная в подшипниках корпуса прибора, жестко связанного с корпусом торпеды;

Хотя в 1956 году еще не ставилась задача о создании электрифицированной, и вообще какой либо, системы креновыравнивания для какой либо торпеды, использование в перспективе креновыравнивающего прибора на основе авиагоризонта представлялось заманчивым.

Во-первых, для превращения авиагоризонта в торпедный креновыравнивающий прибор требовался минимальный объем переделок авиагоризонта. Основная часть прибора, электромеханическая гиросистема с элементами коррекции, совершенно при этом не изменялась, и никаких ее доработок не требовалось

Во-вторых, использование конструкции авиагоризонта в качестве креновыравнивающего прибора соответствовало решению задачи электрификации торпедных систем управления.

В авиагоризонтах применялся ротор гироскопа – электромотор. Следовательно, поддержка его вращения при движении торпеды обеспечивалась подачей электропитания, без использования воздушного «поддува».

Использование гировертикали позволяло также обойтись без мгновенного запуска ротора посредством подачи к нему сжатого воздуха 200 атмосфер. С начала движения торпеды ротор авиагоризонта успеет набрать обороты и выйти на вертикаль к моментам критическим для крена торпеды.

Учитывая тенденции развития торпедостроения, с большой вероятностью можно было предположить, что в ближайшем будущем, кроме торпеды ДБСТ, начнется проектирование и других торпед калибра 533 мм, на которых такие креновыравнивающие приборы на основе авиагоризонта смогут находить применение.

Вопрос об активной стабилизации крена на малогабаритных торпедах в тот момент еще не ставился – не было прецедента разработки малогабаритных конструкций системы, которые было бы возможно разместить в корпусе торпеды калибра 45см, и меньше.

В-третьих, прибор стабилизации крена (креновыравнивющий прибор), созданный на основе авиагоризонта, гарантировано обеспечит стабилизацию крена торпеды относительно вертикали места использования торпеды, что означает стабилизацию торпеды относительно нулевого значения ее крена. Капелька жидкости в ЖМП не позволяет действовать «уводам» гиросистемы и устраняет влияние начальных дифферентов торпеды на точность креновыравнивания, что не обеспечивалось приборами креновыравнивания, ЭП, применяемыми в созданных системах активной стабилизации крена на торпедах РАТ-52 и ТАН-53, а также на, проектируемой в 1956 году, перекисно-водородной торпеде ДБСТ.

На всех трех упомянутых торпедах в качестве датчика угла крена использовался свободный трехстепенной гироскоп, у которого, как показано на рис.5, ось вращения ротора гироскопа, А, направлена параллельно собственной вертикальной оси торпеды, Y.

Для авиагоризонта, как показано на рис.11, направление оси ротора, А, параллельно направлению вертикали места, Yg.

На рис.12 показано, что при наличии у торпеды крена, γ, и дифферента, θ, вертикальная ось торпеды не совпадает с направлением земной вертикали, что означает, что в случае разарретирования гиросистемы ЭП в положении торпеды, когда она имела начальные углы крена и дифферента, сигнал от креновыравнивающего прибора выдается в систему с ошибкой: начало отсчета угла крена будет смещено на величину начального крена, γ0.

Таким образом, для того, чтобы стабилизация крена торпеды при ее движении выполнялась бы относительно ее нулевого значения, необходимо, чтобы разарретирование гиросистемы креновыраснивающего прибора происходило бы при нулевом крене стреляющего корабля-носителя торпеды, или самолета ее применяющего.

Далее, всем «свободным» трехстепенным гироприборам, и прибору ЭП также, в процессе работы присущи «уводы» гиросистемы. Как бы точно ни было бы выбрано положение носителя торпеды в момент ее применения - в процессе движения торпеды ноль отсчета команд на стабилизацию крена все равно будет изменяться, и нулевым крен у торпеды быть не сможет.

Помимо указанных могут быть и другие факторы влияющих на точность креновыравнивания торпед с элеронным прибором ЭП.

При использовании креновыравнивающего прибора на основе использования авиагоризонта, вышеуказанных ошибок стабилизации угла крена быть не должно, и могут быть уменьшены ограничения на использования торпеды ее носителем, кораблем или самолетом.

В 1956 году в отделе №14 было принято решение изготовить макет креновыравнивающего прибора на основе авиагоризонта в торпедном исполнении и испытать его работоспособность на натурных испытаниях какой-либо торпеды.

Необходимо было проверить и убедиться в работоспособности новой конструкции в торпедных эксплуатационных условиях.

Не было уверенности, что ЖМП, как и любой маятник, реагирующий на всевозможные ускорения, имеющиеся в торпеде, а не только на земное ускорение силы тяжести, вместо креновыравнивания не приведет торпеду к возмущениям по углу крена. То, что в авиации в результате интегрирования сигналов ЖМП при передаче их через гиросистему происходило выделение только полезного сигнала от силы земного притяжения, еще не означало, что также будет происходить и при работе в торпедных условиях.

До сих пор еще никто и никогда не устанавливал в торпедах конструкции приборов управления, или регистрации, с электрическим гиромотором, работающем на переменном токе 40 В, 500 Гц.

Было необходимо продумать и проверить все элементы конструкции торпеды, связанные с применением этой новой, электрической, конструкции.

Естественнее и оперативнее всего эту задачу можно было решить, используя для этого единственную в то время торпеду, на которой была предусмотрена установка системы креновыравнивания, а именно перекисно-водородную торпеду ДБСТ.

В конце 1956 года в Ломоносове была достигнута устная договоренность с главным конструктором этой торпеды В.С.Осиповым: если в следующем 1957 году отдел №14 сможет изготовить задуманный макет в торпедном исполнении, то не исключено, что отделу будет предоставлена возможность, испытать работу нового прибора.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p12.GIF

Рис.12

Для такой проверки макета креновыравнивающего прибора на натурных испытаниях, в Крыму намечалось выделить одну торпеду, в которой силами отдела №14 следовало на месте выполнить необходимые, для использования макета, доработки в корпусе торпеды.

Если все получится, как задумано, то главный конструктор В.С.Осипов постарается дать возможность произвести с макетом креновыравнивающего прибора 2 –3 торпедных выстрела, вне программы испытаний.

После такой договоренности отдел №14 приступил к разработке чертежей конструкции макета нового креновыравнивающего прибора, применительно к использованию его с торпедой ДБСТ.

В отделе имелось 2, или 3, гирогоризонта АГБ, и столько же гирогоризонтов АГИ.

После небольшого обсуждения, для создания макета был, на всякий случай, выбран гирогоризонт АГИ, конструктивная схема которого приведена на рис.13. 

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p13.GIF

                                                                             Рис.13

На рисунке 13 обозначено:

1 – указатель скольжения самолета;

2 – опорные подшипники следящей рамки;

3 – шкала крена самолета;

4 – силуэт самолета;

5 – механизм передвижения силуэта самолета;

6 – включатель отработки перпендикулярности осей гироскопа;

7 – электродвигатель поперечной коррекции;

8 – гиромотор с ЖМП;

9 – электродвигатель отработки следящей рамки;

10 – выключатель коррекции на виражах;

11 – сферическая шкала;

12 – электродвигатель продольной коррекции;

13 – наружная рамка кардана;

14 – следящая рамка;

15 – кулачковая поверхность следящей рамки;

16 – механизм пусковой кнопки.

Устройство гиросистемы у прибора АГИ в точности такое же, как у прибора АГБ, показанное на рис.11.

По сравнению с АГБ, в приборе АГИ добавлена следящая рамка 14, в которой установлены опорные оси наружной рамки карданового подвеса 13, а также элементы следящей системы, обеспечивающей слежение рамки 13 за положением гиромотора 8. Гиромотор 8 представляет собой конструкцию из комбинации внутреннего кольца гиросистемы (см. на рис.11 – ВК) и ее ротора.

Такая конструкция обеспечивает установку следящей рамки 14 в плоскость горизонта, в процессе пространственных маневров самолета, и дает возможность летчику следить за величиной углов крена и дифферента (тангажа) по положению силуэта самолета относительно делений на шкалах прибора.

Силуэт самолета в приборе АГИ связан с корпусом этого прибора, закрепленном на приборной панели, находящейся перед летчиком.

Сферическая шкала 11 связана с кожухом гиромотора 8, а шкала крена 4 со следящей рамкой 13.

При создании макета креновыравнивающего прибора конструкции прибора АГИ был отдано предпочтение по той причине, что съем управляющего сигнала для системы креновыравнивания в приборе АГИ было можно выполнять с оси вращения следящей рамки, 13, вместо съема сигнала с оси поворота внутреннего кольца гиросистемы у прибора АГБ (см. рис. 11). Такая разгрузка гиросистемы для макета креновыравнивающего прибора представлялась целесообразной, поскольку нагружать привод следящей рамки гораздо безопаснее, чем саму гиросистему, и поэтому предстоящие натурные испытания принципа работы гирогоризонта в торпедных условиях будут проведены на более корректном уровне.

Система креновыравнивания торпеды ДБСТ, представленная на рис.9. (с учетом изменения на рис.10), являлась пневмомеханической системой.

Ее силовым органом являлась пневматическая рулевая машинка, РМК, подачей сжатого воздуха в полости цилиндра которой управлял распределительный золотник, ЗР,.элеронного прибора, ЭП, схема которого представлена на рис.3.

Этот золотник притирался в полости распределительного устройства, закрепленного на корпусе элеронного прибора.

Перемещение золотника, SР, осуществлялось посредством пары – «кулак-скоба», (преобразователь «β - SР»), вследствие поворота наружного кольца гироскопа на угол β.

В макете креновыравнивающего прибора на основе гирогоризонта АГИ, следовало на последнем взамен указателя скольжения, силуэта самолета, шкал, и прочих вспомогательных устройств, установить распределительный воздушный золотник, ЗР, с его корпусом, преобразователь «кулак-скоба», обеспечивающий преобразование угла поворота корпуса гирогоризонта, относительно оси вращения следящей рамки, т.е. относительно оси внутреннего кольца гиросистемы «В-В», показанного на рис.12.

В конструкции макета нового креновыравнивающего прибора необходимо было предусмотреть наличие кронштейна-переходника, обеспечивающего установку нового электрического прибора на место установки прежнего, ЭП, работающего от сжатого воздуха, предусмотреть наличие и правильную установку воздушных трубопроводов от распределительного золотника к креновыравнивающей рулевой, возможность подвода необходимого электропитания к гиромотору АГИ, и многое другое.

Функциональная схема системы креновыравнивания торпеды ДБСТ с макетом нового прибора на основе гироверткали (гирогоризонта) АГИ, гв АГИ, представлена на рис. 14.

Разработка чертежей прибора, а также необходимых инструкций, и другой технической документации, заказ, и изготовление приборов в цехах НИИ-400, заняли значительную часть 1957 года.

В конце октября - начале ноября 1957 года, в процессе испытаний торпеды ДБСТ на полигоне поселка Орджоникидзе под Феодосией, В.С.Осипов разрешил одну из своих торпед переоборудовать под установку макета нового креновыравнивающего прибора на основе гирогоризонта, с тем, чтобы в начале декабря произвести с ним пробное натурное испытание.

Основной задачей этого испытания торпеды оставалась задача, предусмотренная планом и графиком проведения испытаний торпеды ДБСТ, но при этом была разрешена установка в торпеде нового макета креновыравнивающего прибора вместо серийного элеронного прибора, ЭП, поставляемого заводом № 308.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p14.GIF

Рис. 14.

При этом главный конструктор торпеды ДБСТ шел на риск, но он доверял В.А. Калитаеву, гарантирующему работоспособность нового прибора.

Для переоборудования торпеды под установку нового прибора отводился срок, в который было необходимо уложиться, чтобы это испытание не сорвалось. В случае невыполнения работы в заданное время, испытание торпеды с новым креновыравнивающим прибором откладывалось на неопределенное время. Нужно было постараться эту работу по переоборудованию торпеды к заданному сроку выполнить, ибо другого удобного случая для таких испытаний можно было ждать очень долго.

Около месяца, по тут же составляемым в карандаше эскизам, в цеху подготовки торпеды к испытаниям, производилось изготовление необходимых деталей и узлов. Собранные из этих узлов и деталей системы испытывались, при необходимости, гидравлическим и воздушным давлениями и устанавливались в торпеду. Туда же устанавливались требуемые источники электрического питания, и другое необходимое оборудование.

Впервые в истории в торпеду был установлен гироприбор с электрическим ротором, прибор - не требующий для своей работы использования сжатого воздуха.

Впервые в истории в торпеду был установлен креновыравнивающий прибор на основе гировертикали.

Наконец наступил момент, когда торпеда, подготовленная к прокачке с новой опытной системой креновыравнивания, была поставлена на козлы.

Это произошло уже поздно вечером, и прокачка торпеды была назначена на следующее утро. Сразу же после успешной прокачки, в чем сомнений не было, торпеду должны были забирать для заправки топливом и окончательной подготовки к выстрелу. С тем, чтобы в тот же день произвести натурное испытание.

Утром, посмотреть на прокачку явился главный конструктор, и еще много ответственного народа, однако вместо креновыравнивания собравшейся публике было показано «кренообразование»!

Такого эффекта в истории торпедостроения действительно еще не наблюдалось!

При повороте торпеды на какой либо угол, γ, ее горизонтальные рули рассогласовывались, (δр), таким образом, что этот угол, γ, в море должен был увеличиваться еще больше, вместо устранения!

Эффект первой прокачки торпеды с новым прибором был безнадежно испорчен, однако В.А.Калитаев еще надеялся на возможность быстрого исправления дефекта, для чего требовалось изменить воздухораспределение на рулевую машинку, РМК, но это оказалось не таким простым делом.

Намеченное испытание торпеды пришлось отложить, причем главный конструктор был согласен не более чем на один день отсрочки.

С большим трудом было найдено решение задачи, и на следующий день испытание торпеды ДБСТ, с макетом креновыравнивающего прибора на основе гировертикали и с электрическим ротором гироскопа, все же состоялось.

Результат испытаний был положительный. После этого было сделано еще два – три подобных выстрела, и все они принесли успех.

Успех проведенных испытаний решил судьбу системы креновыравнивания для торпед калибра 53 см., и выше.

В 1958 году отдел №14 приступил к разработке конструкции системы креновыравнивания для перекисноводородной торпеды ССТ, с максимальной электрификацией этой системы.

Исполнение этой системы креновыравнивания было задумано на основе авиагоризонта АГБ (см. рис.11) и электромеханической «следящей» рулевой машинки (рис.15), управляющей рассогласованием горизонтальных рулей посредством использования механизма рассогласования торпеды ДБСТ

В пользу выбора прибора АГБ были приняты соображения о том, что надежность креновыравнивающего прибора увеличится за счет упрощения его конструкции без следящей рамки авиагоризонта АГИ.

В качестве электромеханической «следящей» рулевой машинки была использована конструкция, схема которой приведена на рис. 15.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p15.GIF

 

                                                                                               Рис. 15.

По такой схеме в 1957 году рулевые машинки проектировались как в секторе канала управления боковым движением торпеды, так и в секторе приборов управления движением торпеды в вертикальной плоскости.

Аналогом для проектирования этой РМК являлись РМ, представленная на рис.8., и ниже, на рис.23.

В зависимости от сигнала на контактах р1/1, р1/2, асинхронного двухфазного электродвигателя типа ДИД его вал начинал вращение с угловой скоростью, Ω, в одном из направлений вместе с червячным колесом, жестко на нем закрепленным. Вместе с ним начинала поворачиваться червячная шестерня, представляющая собой «гайку» червячной пары «винт-гайка».

В результате происходило поступательное перемещение «винта»,s, жестко связанного с золотником рулевой машинки, РМК.

Золотник рулевой, перемещаясь, открывал доступ воздуха под давлением p, (кГ/смІ), в одну из полостей цилиндра рулевой машинки, вследствие чего поступательно перемещался поршень рулевой на величину SК, вместе с закрепленным на его штоке движком потенциометра.

Электрический сигнал, напряжение постоянного тока Uпр, снимаемое с движка потенциометра рулевой машинки, Прмк, подавалось в электросхему торпеды, где использовалось для формирования сигналов управления на контактах р1/1 и р1/2 РМК.

Для этого использовалась схема релейно-потенциометрической следящей системы, представленная на рисунке16.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p16.GIF

 

Рис.16

Электрическое сопротивление потенциометра рулевой креновыравнивающей машинки, Прмк, вместе с сопротивлением потенциометра, Пквп, устанавливаемого согласно рисунку 17 на наружной рамке, НК, гиросистемы прибора АГБ (см. рис.11), образуют электрический мост, в диагональ которого, между движками потенциометров, включено электромагнитное реле р1.

Движок потенциометра Пквп жестко связан с внутренней рамкой, ВК, гиросистемы гировертикали, и поэтому, в процессе работы устанавливается по вертикали места, Yg

При возникновении у торпеды крена, γ, наружное кольцо гиросистемы поворачивается относительно внутреннего на угол α, равный углу крена γ, и с движка потенциометра Пквп снимается постоянное напряжение Uпк, которое на реле р1 сравнивается с напряжением Uпр, снимаемым с движка потенциометра, Прмк, рулевой машинки.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p17.GIF

.

Рис.17

Функциональная схема разработанной системы креновыравнивания с электрической гировертикалью, с

электромеханической линейной рулевой машинкой, которую тогда называли следящей рулевой, и с механическим сумматором – механизмом рассогласования горизонтальных рулей торпеды, представлена на рисунке 18.

Если под воздействием каких либо сил, Fвн, у торпеды возникнет крен, γ, то креновыравнивающий прибор, КВП, исполненный на основе гировертикали, сформирует сигнал в виде электрического напряжения Uпк, поступающего к релейной коробке, РК, содержащей элементы электрической схемы, изображенной на рисунке 16.

В релейной коробке формируется управляющий сигнал переменного тока, подаваемый к одному из контактов, р1/1 или р1/2, двигателя ДИД следящей рулевой машинки креновыравнивания, РМК сл, выполненной в соответствии со схемой, представленной на рисунке 16. Начинает перемещаться шток поршня рулевой, создавая напряжение обратной связи Uпр.

В результате шток поршня рулевой машинки креновыравнивания перемещается на величину прямо пропорциональную величине напряжения Uпк и, следовательно (см. рис.18.), крену торпеды, γ.

SК = Кs γ

где Кs – коэффициент пропорциональности.

Термин «следящая», применительно к рулевой машинке, означал, что перемещение ее поршня, SК в частности, происходит на величину прямо пропорциональную величине сигнала от управляющего прибора. В данном случае таким сигналом является напряжение Uпк, от креновыравнивающего прибора КВП. Происхождение термина «следящая рулевая машинка» связано с конструкцией пневматической рулевой машинки горизонтальных рулей, которая обеспечивала пропорциональную перекладку своего поршня, SГ, с помощью специальной «следящей рубашки» золотника, перемещающегося на величину SР.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p18.GIF 

 

Рис.18

.

 

Из рисунка 18 и формул (1) – (4) очевидно, что перемещение штока рулевой создает рассогласование горизонтальных рулей, δгр, прямо пропорциональное крену торпеды, γ,

 

δгр = Кδ γ,

где Кδ – соответствующий коэффициент пропорциональности.

Рассогласование горизонтальных рулей, δгр, создает гидродинамический момент, МК, уменьшающий у торпеды угол крена.

Именно такая система креновыравнивания и сегодня, начиная с1958 года, находится в основе конструкции большинства отечественных торпед калибра 53 см. и больше.

В начале 60-тых кардинально изменился профиль деятельности приборного отдела № 14.

При своем создании в 1955 году отдел был задуман как чисто конструкторский отдел, призванный решить задачу создания электрифицированных приборов для противолодочных торпед. Чисто конструкторским отдел оставался вплоть до начала шестидесятых годов.

К этому времени отдел выполнил поставленную перед ним задачу, разработав и изготовив опытные партии приборов для противолодочных изделий МГТ-1, СЭТ-40, ПЛАТ-1, а также систему креновыравнивания для перекисноводородной торпеды ССТ.

В начале 60-х разработку конструкций и изготовление опытных партий приборов с отдела № 14, и вообще с НИИ-400, сняли и передали СКБ киевского завода им. Г.И.Петровского.

Техническая документация на образцы приборов, разработанных в отделе № 14, в том числе и на блоки системы креновыравнивания для торпеды ССТ, КВП и РМК сл, была передана на завод им. Г.И.Петровского.

Кренвыравнивающий прибор КВП, был дополнен рядом конструктивных элементов и получил название УКВП – универсальный креновыравнивающий прибор. Немножко по-другому стали называть и рулевую машинку.

К этим конструктивным дополнениям относитя в частности применение «мгновенного» запуска гиромотора, до величины порядка 25000 оборотов в минуту за время порядка 0,3 – 0,4 секунды. Для этого в приборе используется, как у прибора курса, специальная воздушная турбинка, или изменяется конструкция самого электрического гиромотора.

Разгон ротора гироскопа прибора КВП происходил с момента подачи на прибор переменного электрического напряжения при отделении торпеды от ее носителя. При такой схеме работы ось ротора гироскопа А (см. рис. 11. и 17.) устанавливалась по вертикали места Yg (см. также рис.12.) через какое-то время после начала движения торпеды, в процессе которого креновыравнивание торпеды происходило все с большей точностью.

На некоторых образцах торпед сочли возможным использовать предварительный разгон ротора гироскопа, путем подачи на него переменного электрического напряжения за определенное время (менее одной минуты) до выстрела.

Другим конструктивным дополнением в приборе УКВП являлось введение электрического суммирование управляющего сигнала датчика угла крена, электрического напряжения Uпк, с сигналом датчика угловой скорости.

Возможно что на некоторых образцах торпед применяли рассогласование не только для горизонтальных рулей, но также и для вертикальных.

Возможно в системе креновыравнивания в дальнейшем вводились и другие дополнения, но, как отмечено выше, система креновыравнивания, схема которой приведена на рис. 18., и сегодня, начиная с1958 года, находится в основе конструкции большинства отечественных торпед калибра 53 см. и больше.

В первое время, после разработки вышеуказанной системы креновыравнивания, было впечатление, что вопрос разработки указанных систем для торпед закрыт, по крайне мере на несколько лет вперед. Однако, при ближайшем рассмотрении, в 1959 году, выяснилось, что данная система креновыравнивания не может быть использована на малокалиберных противолодочных торпедах, для обеспечения создания которых, собственно, и предназначался, недавно (в 1955 году) созданный приборный отдел № 14.

Проектируемые противолодочные торпеды ПЛАТ-1 и СЭТ-40 имели калибр 45 см. и 40 см., соответственно. В габаритах торпед такого калибра было невозможно установить какой-либо механизм рассогласования, МР, а также основное – прибор датчик угла крена КВП, или просто – установить второй гироскопический элеронный прибор ЭП.

Возможность применения креновыравнивания на этих торпедах представлялась весьма проблематичной.

Можно было конечно попытаться изменить конструкцию прибора КВП с тем, чтобы уменьшить его габариты, но это являлось непростой задачей, требующей для своего решения немалого времени.

Другим известным датчиком угла крена торпеды, кроме свободного гироскопа в приборе ЭП и гировертикали в приборе КВП, являлся маятник, издавна используемый в регистраторе хода торпеды – автографе глубины и крена, АГК. Однако этот прибор не мог регистрировать крен торпеды на участках ее движения с циркуляцией, поскольку в этом случае маятник отклонялся от вертикального положения под действием центробежной силы, зависящей от линейной и угловой скоростей хода торпеды.

f = mVωy (6)

где:

m – масса маятника;

V – линейная скорость движения торпеды;

ωy – угловая скорость циркуляции.

Можно было конечно, как это делалось в некоторых зарубежных системах, в то время нам неизвестных, отключать маятник от управления на циркуляциях, но у нас пошли по другому пути – мы нашли способ компенсации центробежной силы, действующей на маятник при циркуляции.

Для этого у нас был использован маятник, представляющий собой двустепенной гироскоп со смещенным центром тяжести, установленный, как это представлено на рисунке 19.

Для пояснения принципа действия указанного датчика угла крена, γ, он, на рисунке 19, установлен так, что ось подвеса маятника, C-C, распложена на продольной оси торпеды, X, а центр собственных осей, 0, торпеды расположен в точке пересечения оси X с вектором силы тяжести маятника, mg. При такой же ориентации датчика, но при его расположении в любом другом месте торпеды будут иметь место дополнительные несущественные погрешности.

При циркуляции торпеды с угловой скоростью ωy на маятник действует центробежная сила f, создающая относительно оси подвеса С-C момент центробежной силы

Мц = f r,                                               (7)

отклоняющий маятник от вертикали места.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p19.GIF

 

Рис. 19.

 

Однако, при таком движении торпеды на маятник, изображенный на рисунке 19, также, относительно той же оси С-С, действует гироскопический момент Мг, также отклоняющий маятник от вертикали места.

Мг = IΩ ωy                                          (8)

Где:

I – момент инерции ротора гироскопа;

Ω – угловая скорость вращения ротора.

Произведение является кинетическим моментом ротора.

При выборе конструкции датчика угловой скорости с требуемым направлением вращения ротора гироскопа, и при соответствующей установке других конструктивных параметров прибора, можно создать равные по величине и противоположно направленные значения моментов от действия центробежной силы, Мц, и гироскопического, Мг:

Мг = - Мц                             (9)

При выполнении указанного условия, на маятник с двустепенным гироскопом, изображенный на рис. 19., будет действовать только сила земного притяжения mg, как при прямолинейном движении торпеды, так и при ее циркуляции относительно собственной вертикальной оси, с угловой скоростью ωy. Это, при указанных типах движения, обеспечит маятнику положение по вертикали места, аналогично тому, как устанавливается ось ротора гировертикали (см. рисунки 11.,17.).

При выполнении условия (8) отклонение маятника в плоскости поперечного сечения торпеды YZ соответствует ее повороту по углу крена γ, как при прямолинейном движении торпеды, так и при ее циркуляции.

Прибор, созданный на основе конструктивной схемы, приведенной на рисунке 19., получил название МКВП - малогабаритный креновыравнивающий прибор, или маятниковый креновыравнивающий прибор.

Также в приборе МКВП, впервые в истории отечественного торпедостроения, управляющий сигнал отклонения торпеды по углу суммировался с сигналом по угловой скорости отклонения. Таким образом, в системе управления обеспечивалось демпфирование управления.

Датчиками угловой скорости в маятнике и в датчике, используемом в качестве демпфера, являлись серийные приборы типа ДУС.

Схема суммирования сигналов по углу и угловой скорости в приборе МКВП приведена на рисунке 20.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p20.GIF 

Рис.20.

На маятнике, изображенном на рис. 20., устанавливалась токоподводящие пластины – ламели, по которым скользил токосъемный контакт, снимающий управляющий электрический сигнал системы креновыравнивания.

На рисунке 20 показан поворот ламелей вместе с маятником относительно корпуса МКВП на угол крена торпеды, γ. При этом видно, что прорезь ламелей повернута на тот же угол крена торпеды, γ.

В случае если токосъемный контакт будет жестко связан с корпусом прибора и расположен по собственной вертикальной оси торпеды Y, то при повороте торпеды по углу крена, γ, он попадет на одну из ламелей. К ламелям подводится напряжение постоянного тока – к одной (+), к другой (-). Следовательно, скользящий контакт будет снимать управляющее напряжение определенной полярности в зависимости от знака угла крена торпеды.

Однако в приборе МКВП скользящий контакт, снимающий управляющее напряжение, также поворачивался относительно оси подвеса маятника, С-С, на угол (k ωx), где:

ωx – угловая скорость поворота торпеды относительно собственной продольной оси X;

k – коффициент ввода производной в сигнал управления, требуемая величина которого обеспечивается подбором соответствующих конструктивных параметров.

Поворот скользящего контакта на угол (k ωx) в приборе МКВП создавался двухфазным электродвигателем типа ДИД, на валу которого этот контакт и был закреплен.

В результате управляющее напряжение в приборе МКВП, снимаемое токосъемным контактом, Uк, имеет вид:

Uк = U_sign(γ + k ωx),                                            (10)

где U_ - означает постоянное электрическое напряжение.

Конструктивная схема датчика сигнала демпфирования, (k ωx), приводится на рисунке 21.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p21.GIF 

                               Рис. 21

Для этого использовался датчик угловой скорости ωx – угловой скорости относительно собственной продольной оси торпеды X: в случае вращения торпеды по крену с угловой скоростью ωx, рамка двустепенного гироскопа под действием гироскопического момента начнет поворачиваться относительно своей оси, установленной вдоль собственной поперечной оси торпеды Z, сжимая при этом пружину датчика.

Равенство гироскопического момента и момента от силы сжатия пружины определяет угол поворота движка потенциометра датчика, Пωx, с которого снимается электрический сигнал Uкωx. Электрический сигнал Uкωx используется в релейно-потенциометрической следящей системе, управляющей поворотом скользящего контакта на угол (k ωx).

Функциональная схема этой следящей системы приведена на рис. 22.

Движок, изображенного на схеме потенциометра Пд, жестко связан со скользящим контактом ламелей, и электродвигатель типа ДИД поворачивает их на одинаковый угол, (k ωx).

Работа этой следящей системы аналогична действию системы, функциональная которой изображена на рис.16.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p21.GIF 

Рис. 22.

Из вышеприведенной формулы (10) следует, что управляющий сигнал прибора МКВП был выполнен соответствующим релейному закону управления и, следовательно, должен быть использован рулевыми машинками, также работающими по закону «да-нет».

Для этого были применены РМ, спроектированные еще в 1956 году для электрификации системы управления движением торпеды по направлению.

Остановились тогда на самом простом решении – решили в качестве аналога использовать пневматическую РМ с совмещенной конструкцией золотника и поршня, разработанную для управления элеронами торпеды ТАН-53. Конструктивная схема этой РМ приведена на рис. 8.

Такая РМ использовалась для канала креновыравнивания в торпеде ДБСТ (РМК на рисунке 9.), и была пригодна для использования в канале управления торпед по направлению.

Конструктивная и функциональная электрическая схемы электрифицированной РМК приведены на рисунке 23..

Золотник рулевой машинки был жестко связан с сердечником электромагнита, и при подаче на него постоянного электрического напряжения (+)Uк, снимаемого со скользящего контакта прибора МКВП (см. рис. 20.), перемещался в одно из своих крайних положений, сжимая, при этом цилиндрическую пружину. При снятии напряжения с электромагнита золотник пружиной устанавливался в другое крайнее положение.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p23.GIF

 

Рис. 23.

На рис. 23. обозначено:

Fэ – электромагнитная сила, возникающая при подаче постоянного напряжения к катушке электромагнита;

Fп – сила сжатия пружины.

При перемещениях золотника в свои крайние положения происходит подача «рабочего тела» под давлением p в одну из полостей под поршень РМ, создавая его перемещение SК.

«Рабочим телом» рулевых первое время был сжатый воздух, впоследствии замененный специальной жидкостью марки АМГ.

Для электрификации рулевой, показанной на рис. 8., в 1956 году в конструкторской группе специалистами-механиками был спроектирован, специально для этого случая, электромагнит, который затем был установлен на пневматической рулевой машинке. Готового подходящего электромагнита тогда найти не сумели.

Конструкция рулевой, изображенная на рис.23., была первой электрифицированной конструкцией блоков торпедной системы управления.

В результате применения вышеописанных блоков функциональная схема системы креновыравнивания для малогабаритных торпед ПЛАТ-1 и СЭТ-40 (калибра 45 и 40 см.) приобрела вид, показанный на рис.24.

Описание: Описание: Описание: Описание: D:\My Webs\myweb12\images\p24.GIF 

Рис.24.

В случае возникновения у торпеды угла крена, γ, или появления скорости поворота торпеды, ωx, относительно ее продольной оси, маятниковый креновыравнивающий прибор МКВП выдавал в системе управления электрический сигнал постоянного тока, (+)Uк.

В зависимости от знака суммы угла крена и угловой скорости, умноженной на коэффициент ввода этого сигнала (k) (см. формулу (10) и рис.24), сигнал (+) поступает к электромагниту рулевой рмк рел, вызывая тем самым перемещение штока поршня рулевой SК в одну из сторон. Рычаг первого рода, Р, преобразует перемещение штока рулевой во взаимно противоположные перемещения тяг правого и левого элеронов, э пр и э лев, оси вращения которых также расположены на ХЧ (хвостовой части) торпеды.

Взаимно противоположные повороты правого и левого элеронов создают угол рассогласования δэр, вызывающий создание креновыравнивющего момента Мк.

В случае изменения знака суммарного сигнала (γ + k ωx), сигнал (+) с электромагнита рулевой снимается и рассогласование элеронов δэр меняет знак, обеспечивая тем самым действие креновыравнивающего момента Мк в противоположном направлении.

В установившемся режиме торпеда по крену находится в режиме автоколебаний.

В результате указанного взаимодействия угла крена, γ, с угловой скоростью, ωx, создавался креновыравнивающий момент, Мк, уничтожающий у торпеды возникающий крен с упреждением.

Система креновыравнивания с прибором МКВП, разработанная в 1959 году для торпед ПЛАТ-1 и СЭТ-40 (калибра 45 и 40 см.), легла в основу системы креновыравнивания для всех отечественных малокалиберных торпед.

Рулевые машинки этих торпед, рмк рел и рмк сл, первое время были пневматическими, но затем воздух был заменен гидравликой того же давления.

В начале 60-х, когда разработку конструкций и изготовление опытных партий приборов с отдела №14, и вообще с НИИ-400, сняли и передали СКБ киевского завода им. Г.И.Петровского, техническую документацию на прибор МКВП, рулевую рмк рел, вместе с документацией других блоков разработанных в отделе № 14, передали на завод им. Г.И.Петровского

Со временем прибор МКВП, как таковой, применяться перестал, но его состав, маятник и два датчика угловой скорости, по ωy и ωx, изображенные на рисунках 19 и 21, использовались в блоках управления торпед в той же принципиальной взаимосвязи. Только вместо механического суммирования сигналов, показанного на рисунках 19 и 20, стали применять электронное суммирование на операционных усилителях.

В торпедах калибра 32,4 см. (типа «Колибри», разработанна в 1973 году) рулевые машинки рмк рел и рмк сл, использующие рабочее тело под давлением (p), были заменены электромоторами постоянного тока, каждый из которых обеспечивал поворот одного из вертикальных   рулей.

При этом креновыравнивание обеспечивалось рассогласованием вертикальных рулей торпеды: при наличии у торпеды крена поворот одного из рулей происходил с уменьшенной скоростью поворота.

Но это уже развитие первых конструкций, спроектированных в далеких 50-тых.

Использование же электромотора в качестве силового привода в торпедах большего калибра, чем калибр 32,4 см., возможным не представлялось, поскольку было очевидно, что никакой электромотор приемлемых габаритов, с точки зрения возможности его размещения внутри корпуса торпеды, требуемую мощность перекладки рулей обеспечить не в состоянии.

До 1952 года, до разработки торпеды РАТ-52, не существовало даже понятия – «креновыравнивание торпеды».

Начиная с 1959 года - ни одна торпеда без системы креновыравнивания не проектировалась.

Здесь описаны начальные этапы создания такой системы

Наряду с разработкой конструкций системы креновыравнивания торпед происходило также развитие теоретического исследования этих систем.

В средине 50-х годов имели место отдельные попытки выполнения расчетов системы креновыравнивания торпеды ТАН-53, однако все они проводились недостаточно корректно и поэтому их результаты не имели практической ценности.

В те времена еще не существовало даже полного математического описания движения торпед в водной среде, многие факторы, влияющие на поведение торпеды в процессе ее движения, еще только определялись, и над решением этих вопросов трудились виднейшие ученые страны.

До средины 50-х годов еще никто не пробовал провести исследование системы стабилизации крена торпеды, или еще какие-либо исследования систем торпедного управления, с позиций теории автоматического управления.

Впервые система математических уравнений, полностью описывающая пространственное движение торпеды в воде с учетом всех основных факторов, определяющих это движение, была опубликована в одном из технических изданий ученым Е.Н.Пантовым. В то время Е.Н. Пантов был сотрудником в\ч 31303, а позднее он преподавал в ЛКИ.

В ЛКИ на кафедре профессора Д.П.Скобова эта система уточнялась и совершенствовалась, в результате чего в конце 50-тых годов там был создан труд – «Динамика торпед» - основа всех дальнейших исследований движения торпед.

Первая теоретическая работа по креновыравниванию торпед при их движении в воде, на основе уравнений опубликованных Е.Н. Пантовым, была разработана автором настоящей статьи в виде диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук под названием: «Креновыравнивание торпед на подводном участке траектории».

Это была первая диссертация, защищенная сотрудником приборного отдела №14.

Формулировка «…на подводном участке…» подчеркивала отличие от исследования того же вопроса для воздушного участка траектории, чем несколько раньше занимался Р.В. Исаков – будущий генеральный директор НПО «Уран».

Диссертация «Креновыравнивание торпед на подводном участке траектории» разрабатывалась под руководсвом известного ученого - специалиста в области теории автоматического регулирования Е.П.Попова.

Впервые в торпедостроении исследование проводилось с позиций теории автоматического управления.

При этом использовались частотные методы исследования, исследованием фазовых траекторий определялись вопросы устойчивости стабилизации крена торпеды, построением переходных процессов определялось качество процессов регулирования, исследовались принципы линейного и релейного управления, и другое.

Теоретические выкладки были подкреплены результатами натурных испытаний торпед.

Диссертация была успешно защищена в декабре 1958 года.

В 1959 году Р.В.Исаков исследовал причину возникновения крена у торпед с биротативным электродвигателем, о чем в том же, а возможно в 1960 году, в одном из журналов была опубликована соответствующая статья.

Движителями торпеды, сообщающими ей поступательное перемещение в воде, являются два гребных винта, вращающихся в противоположных направлениях. Каждый винт вращается от своего отдельного вала, которые устанавливаются в соответствующих опорах, связанных с корпусом торпеды. Поэтому моменты трения в опорах, возникающие при вращении торпедных валов, передают свои воздействия на корпус торпеды и стараются повернуть ее на угол того-самого крена. Оба вала вращаются в различных направлениях, и каждый из них стремится накренить торпеду в свою сторону. Если их силы, - моменты, равны, то в результате у торпеды будет нулевой крен, а если какой либо из валов со своим винтом будет "перегребать", то от этого у торпеды появится ненулевой угол крена.

Над вопросами теории креновыравнивания в конце 50-тых начали трудиться также сотрудники отдела № 11, являющегося в те времена основным расчетно-теоретическим отделом НИИ-400.

В этом же 1959 году в 11-ом отделе появился отчет Л.Г. Манусевича: "Анализ бокового движения торпеды частотным методом".

В понятие "боковое движение" входят совместные и математически зависимые движения торпеды в горизонтальной плоскости (по курсу) и относительно продольной торпедной оси.

Еще в 1955 году, Е.П. Попов, тогда заведующий кафедрой в Военно-воздушной академии им. Можайского, и научный руководитель диссертации автора настоящей статьи, сообщил ему, что для исследований, связанных с автоматическим управлением, очень полезно использовать метод моделирования движения на электронном интеграторе ИПТ-5, который в данный момент можно заказать в городе Пенза на заводе счетно-аналитических машин.

Это была очень ценная информация, которая тогда же была доведена до руководства НИИ.

В тот период времени в НИИ-400 ни о чем подобном представления не имели.

Конструирование систем управления торпед определялось опытом и интуицией отельных сотрудников, которые, конечно, как и любой другой человек не могли решить систему нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих поведение и ход торпеды. Верхом теоретического исследования, проводимого расчетным 11-ым отделом, являлось определение устойчивости торпеды по какому-либо параметру, исследуемое по алгебраическому критерию Гурвица. Для этого десяток женщин десяток месяцев крутили ручки механических арифмометров и, все равно, зачастую получались абсурдные результаты из-за отсутствия качественных уравнений движения.

В этих условиях были жизненно необходимы морские испытания торпед и их анализ, являющиеся основой принятия решений для дальнейшего проектирования.

Применение же моделирующих установок и точных уравнений давало возможность, еще до начала конструирования систем, видеть результаты натурных испытаний проектируемых торпед, причем, практически мгновенно после включения установки.

В 1957 году в НИИ-400 появился электронный интегратор ИПТ-5.

С этого момента в отделе №11 группа молодых специалистов, сплоченная С.М. Левином, начала осваивать и разрабатывать методы моделирования управляемого движения торпед, и креновыравнивания в том числе.

Уравнения движения торпеды они приводили к виду удобному для моделирования, развивали частотные методы исследования

. В 1959 году С.М. Левин и Л.Г. Манусевич в отчетах 11-го отдела вводили, в торпедизме вообще, и в том числе в исследованиях движения по крену, понятие о передаточных функциях и о частотных передаточных функциях.

В 1960 году на эту тему появилась статья за подписью Р.В. Исакова и Л.Г.Манусевича.

В дальнейшем указанные методы исследования движения торпед, и креновыравнивания в частности, трансформировались в один из основных методов проектирования торпед.

Над развитием и использованием указанных методов трудился большой коллектив сотрудников, возглавил который генеральный директор НПО «Уран» Р.В. Исаков.

 

А.Б. Александров

Hosted by uCoz