Размагничивающие устройства системы ЛФТИ. Довоенные разработки лаборатории А. П. Александрова. Оборудование кораблей размагничивающими устройствами в начале войны
Размагничивающие устройства системы ЛФТИ. Довоенные разработки лаборатории А. П. Александрова. Оборудование кораблей размагничивающими устройствами в начале войны
Прежде чем продолжить изложение истории развития работ по размагничиванию кораблей на Черном море, необходимо кратко охарактеризовать состояние этой проблемы в нашей стране к началу войны. История ее разработки уже излагалась в книге Б. А. Ткаченко [4]. Здесь она будет представлена на основе отчетов, сохранившихся в архивах ЛФТИ, что несколько отличает приводимый ниже текст от [5]. Следует отметить также, что с переходом от личных воспоминаний о начале войны на Черном море к описанию проблемы размагничивания кораблей по официальным отчетам, конечно, невольно меняется стиль изложения. Ниже такие переходы еще будут иметь место в связи с цитированием некоторых материалов Центрального архива Военно-Морского Флота (ЦВМА).
Научно-исследовательская работа на тему «Исследование возможности размагничивания кораблей» была начата в ЛФТИ под руководством А. П. Александрова в 1936 г. в связи с запросом ЦКБ-4 при Балтийском судостроительном заводе, которое занималось проектированием линейных кораблей, и активизацией использования на Западе мин и торпед с магнитными и индукционными замыкателями[6]. Хотя при теоретических расчетах магнитного поля корабля в первом приближении его, казалось бы, можно рассматривать как эллипсоид вращения, но из-за неравномерного распределения ферромагнитных масс в объеме корабля и по другим причинам такой расчет магнитного поля некорректен. Поэтому работа в значительной степени носила экспериментальный характер.
Из общих соображений следовало, что постоянные и индуцированные магнитные моменты корабля, зависящие от свойств стали и условий намагничивания, могут быть скомпенсированы при помощи трех взаимно перпендикулярных соленоидов. Ток в этих соленоидах изменяется в соответствии с изменением положения корабля относительно внешнего поля и магнитного состояния. Размагничивающая система должна состоять из соленоидов, создающих компенсирующее поле, следящей системы для регулирования тока в соленоидах и генераторов, питающих соленоиды и следящую систему.
По отношению к кораблям задача формулировалась так: «Разработка метода, позволяющего свести искажение (земного) поля вблизи корабля к возможно меньшим значениям»[7] (мы стремимся сохранить специфические выражения и терминологию, приведенные в отчете, чтобы подчеркнуть глубину постановки проблемы и ширину охвата решаемых в то время вопросов). В этом же отчете приведены результаты анализа возможного действия замыкателей неконтактных мин и торпед. Предполагалось, что наиболее вероятно использование вертикальной составляющей магнитного поля корабля и ее первой и второй производных.
Дальнейшая экспериментальная работа разбивалась на две независимые части: изучение характера намагничивания моделей и кораблей и изучение действия размагничивающих соленоидов различных систем на моделях и на кораблях; разработка и изучение действия следящей системы (для регулирования тока в соленоидах). Эта часть работы была выполнена в лаборатории ЛФТИ, и на основании ее результатов создана следящая система. На простейшей модели в ЛФТИ были изучены магнитные поля и проанализировано действие всевозможных соленоидов, определены их основные характеристики и районы действия. Было показано, что с помощью горизонтально расположенного соленоида и его секций можно значительно уменьшить величину вертикальной составляющей магнитного поля модели.
Для проведения натурных опытов по определению возможности защиты кораблей от магнитных и индукционных мин и торпед были выбраны корабли различных классов — от малых до больших[8]: опытный сторожевой корабль «Дозорный» водоизмещением 120 т, лидер эскадренных миноносцев «Ленинград» водоизмещением 2000 т, линейный корабль «Марат» водоизмещением 23 000 т. Кроме того, первоначально проводились опыты по измерению магнитных полей эскадренных миноносцев «Яков Свердлов» и «Артем» и лидера «Ленинград» во время стоянки их в сухом доке (тогда еще не было специальных подводных приборов). Конечно, в доке было много металлических изделий и предметов, которые влияли на величину измеряемого поля, поэтому результаты этих измерений носили предварительный характер.
Измерения магнитных полей производились тремя способами: с помощью индукционной катушки и баллистического гальванометра; с помощью инклинатора[9] и разработанного в ЛФТИ специального магнитометра[10].
На опытном корабле (ОК) «Дозорный» работы проводились в 1938 г. Была уложена временная горизонтальная обмотка по наружному борту на уровне ватерлинии. Измерено магнитное поле корабля без тока в обмотке, а затем при различных значениях тока. После подбора величины тока в обмотке удалось скомпенсировать магнитное поле корабля до 15 % от исходного. Были проведены измерения магнитного поля корабля на разных курсах. В результате было установлено, что курсовые изменения магнитного поля ОК «Дозорный» незначительны и поэтому нет необходимости в их компенсации с помощью курсовых обмоток. Затем были проведены испытания при прохождении ОК «Дозорный» над индукционной миной «Ремин», установленной на глубине 9 м в Ораниенбауме и на глубине 4,5 м на Неве, а также над магнитной миной МДМ, установленной на Неве на глубине 4,5 м. После регулировки силы тока в обмотке защитного устройства при многократном прохождении корабля над минами ни одна из них не сработала[11].
При проведении опытов на линейном корабле «Марат» на рейде вблизи мыса Калгампия с помощью временной общей горизонтальной, носовой и кормовой секций обмотки сравнительно легко удалось уменьшить магнитное поле корабля в районе 35—105-го шпангоутов в 6—10 раз. В отчете указывалось, что дальнейшее уменьшение магнитного поля корабля весьма затруднительно и потребует значительного усложнения размагничивающей системы[12].
На основании опытов, проведенных на различных кораблях, можно было считать установленным, что предложенный ЛФТИ метод дает возможность простыми средствами, основанными на использовании искажений вертикальной составляющей магнитного поля Земли вблизи кораблей, значительно уменьшить поражение кораблей разных типов магнитными и индукционными минами и торпедами. В дальнейшем работы по опытному оборудованию малых кораблей проводились следующим образом: проекты тактико-технических заданий и технических условий на противоминное защитное устройство системы ЛФТИ (позже его стали называть размагничивающим устройством) разрабатывались ЛФТИ совместно с ЦНИИ-45, проекты размагничивающих устройств выполнялись ЦКБ-52. Монтаж осуществлялся предприятиями Электромортреста. В 1939 г. были разработаны проекты и смонтированы размагничивающие устройства на ОК «Дозорный» на Краснознаменном Балтийском флоте, а в 1940 г. — на мониторе «Левачев» и бронекатере Б-232 на Днепровской военной флотилии[13].
Насколько большое значение уже тогда придавалось защите кораблей от магнитных и индукционных мин и торпед, свидетельствует проведенное в январе-1940 г. совещание ученых и военных моряков, организованное президиумом АН СССР и посвященное этой проблеме[14]. В нем приняли участие представители АН СССР, ЛФТИ, Военно-морской академии им. Ворошилова, Научно-технического комитета ВМФ, Научно-исследовательского минно-торпедного института ВМФ, ЦНИИ-45 и ЦКБ Наркомата судостроительной промышленности. Совещание подтвердило, что защитное устройство отвечает своему назначению, и рекомендовало в связи с окончанием опытных работ па защите малых кораблей установить в текущем году промышленные образцы для испытаний в условиях действующего флота.
В отчете ЛФТИ за 1940 г. указано[15], что работы, связанные с размагничиванием кораблей, обсуждались с академиками А. Ф. Иоффе и А. Н. Крыловым, а также с инженер-капитаном I ранга А. Е. Брыкиным. Осенью 1940 г. сотрудники ЛФТИ осмотрели датское кабельное судно «Kabel», снабженное сходным, но значительно менее совершенным защитным устройством. Дания предлагала СССР купить у нее «секрет» защитной системы, но наше правительство, учитывая полученные ЛФТИ результаты, от покупки отказалось.
В предвоенное время для линкора «Марат» была разработано и смонтировано защитное устройство системы ЛФТИ. 21 июня 1941 г. в Кронштадт на линкор прибыла бригада сотрудников ЛФТИ для регулировки защитного устройства, но выход корабля на рейд не состоялся из-за начала войны.
В марте 1941 г. в Севастополе было измерено магнитное поле линкора «Парижская коммуна» с временной обмоткой защитного устройства и выдано задание на проектирование. То же было сделано и для основных типов эскадренных миноносцев и базовых тральщиков. Таким образом, в нашей стране еще до войны было разработано и испытано устройство системы ЛФТИ для защиты кораблей от магнитных и индукционных мин и торпед. Определены и участники дальнейших работ.
Совместным приказом наркома ВМФ и наркома судостроительной промышленности от 29 июня 1941 г. был определен состав кораблей боевого ядра Черноморского флота, подлежащих оборудованию противоминным защитным устройством (ПМЗ) системы ЛФТИ в первую очередь[16]. Это были линкор «Парижская коммуна», все крейсера, кроме устаревшего крейсера «Коминтерн», два лидера эскадренных миноносцев, эскадренные миноносцы типа «Бодрый» и «Сообразительный» (называемые «умным» дивизионом), эскадренные миноносцы типа «Незаможник», сторожевые корабли «Шторм» и «Шквал» (сторожевики дивизиона «скверной погоды») и все базовые тральщики (БТЩ). Лидер «Москва» к этому времени уже погиб.
Работы по оборудованию кораблей ПМЗ системы ЛФТИ в Севастополе начались 1 июля 1941 г. По типовому проекту, разработанному ЦКБ-52 еше в довоенное время, крымское предприятие Электромортрест начало монтажные работы на четырех БТЩ — «Гарпун», «Взрыватель», «Щит» и «Трал». После окончания монтажа 8 июля 1941 г. бригада ЛФТИ и ЦНИИВК НК ВМФ под руководством П. Г. Степанова начала контрольные измерения магнитных полей БТЩ и регулировку обмоток ПМЗ. Типовым проектом ПМЗ был предусмотрен некоторый запас кабеля, позволяющий увеличивать число ампер-витков. Но запас не мог быть слишком большим, так как это привело бы к дополнительному расходу дефицитного материала, увеличению веса ПМЗ и расходу электроэнергии, что для кораблей неприемлемо.
Здесь, как и во многих новых делах, возникли неожиданные осложнения. После проведения измерений было установлено, что указанные однотипные БТЩ имели настолько различные магнитные поля, что с помощью типовых защитных устройств их не удавалось скомпенсировать. Пришлось подгонять ампер-витки противоминных защитных устройств к магнитному полю каждого корабля в отдельности. Как тогда объясняли это различие магнитных полей однотипных кораблей — сейчас сказать трудно, считалось, что многое зависит от места постройки, свойств и толщины металла. В то время наиболее важным было делать дело, а объяснения приходилось искать в свободное от работ на кораблях время.
Начиналось новое и большое дело! На первых порах возникало очень много разных вопросов, решение которых осложнялось участием в них нескольких различных ведомств.
События первых дней войны развивались очень быстро. Это требовало активного участия кораблей в морских операциях, а следовательно, оборудования их в кратчайшее время противоминными защитными устройствами и выполнения огромного объема новых монтажных и регулировочных работ. Оперативно руководить работами из Управления кораблестроения (УК) НК ВМФ, находившегося в Москве, было невозможно. Поэтому некоторые решения принимались на флоте его уполномоченным.
Измерения магнитных полей кораблей тогда проводились с помощью магнитометра «вертушка», разработанного и изготовленного сотрудниками ЛФТИ специально для этих целей[17]. Этот магнитометр был далек от совершенства. Его показания зависели от расположения прибора относительно направления геомагнитного поля, и истинное значение магнитного поля корабля определялось как среднее значение из показаний, полученных путем измерений при диаметрально противоположных положениях прибора. Наблюдалась нестабильность «нуля» и т. д.
Проект ПМЗ первоначально разрабатывался па ориентировочным, усредненным значениям магнитного поля корабля, а эффективность защиты от неконтактного минного оружия зависела от того, насколько точно удастся скомпенсировать это поле, поэтому было важно измерить остаточное поле с наименьшими погрешностями. Остановимся на измерении магнитного поля корабля несколько подробнее.
Магнитометр типа «вертушка» состоял из приводного электродвигателя мощностью около 35 Вт и соединенного с ним муфтой генератора земного магнитного поля. Для обеспечения линейной зависимости электродвижущей силы (ЭДС) генератора от тока компенсации магнитного поля в объеме якоря и исключения влияния гистерезиса (остаточного намагничивания) обмотка возбуждения была помещена на полюсах из немагнитного материала. Электродвигатель и генератор размещались в герметичном корпусе также из немагнитного материала. Значение измеряемого магнитного поля определялось по разности показаний тока компенсации магнитометра в земном магнитном поле и тока компенсации измеряемого магнитного поля корабля. К каждому прибору были подведены два кабеля — двухжильный для питания электродвигателя и четырехжильный для питания компенсационной обмотки генератора и снятия ЭДС его обмотки якоря. Для измерения вертикальной составляющей магнитного поля корабля необходимо было расположить прибор строго горизонтально. Для этого он помещался на каретке, находящейся на трубчатой (диаметром 120 мм) дюралюминиевой штанге, длина которой примерно равнялась ширине корабля по мидельшпангоуту (от 7 до 17 м). Штанга фиксировалась в горизонтальном положении по маркам, расположенным на уровне воды и закрепленным на тросах. С помощью этих тросов устанавливалась глубина погружения прибора и штанга перемещалась от одной точки измерения к другой. Кроме того, имелась возможность перемещать каретку с магнитометром вдоль штанги поперек корабля для измерения магнитного поля в точках под килем и бортами.
Собранные на верхней палубе корабля штанга с тросами, каретка с пеньковым линем и магнитометр с двумя кабелями общей массой 50–70 кг обычно перебрасывались вручную через леерное ограждение за борт корабля, опускались на заданную глубину и заводились под киль в одной из его оконечностей. Перемещение от кормы корабля затруднялось гребными винтами и их ограждениями, а на подводных лодках — еще горизонтальными рулями и швартовыми тросами, а в носовой части и якорь-цепью или швартовыми. Бывали случаи, особенно у начинающих операторов, а при измерениях в море и удерживании корабля на заданном курсе с помощью буксира и у опытных операторов, когда тросы или кабели течением наносило на винты и для их освобождения приходилось опускать водолазов. Особенно сложно обстояло дело с измерениями магнитных полей больших, находящихся под парами кораблей, у которых гребные винты периодически проворачивались.
Перемещение штанги с магнитометром вдоль корабля к заданной точке измерений осуществлялось личным составом корабля по 4–5 человек с каждого борта. Вся эта процедура из-за несовершенства магнитометров должна была повторяться дважды, не считая их местных перемещений при регулировке ампер-витков обмоток размагничивающего устройства.
После оборудования первых четырех БТЩ противоминными защитными устройствами с учетом приобретенного опыта пришлось корректировать типовые проекты и определять исходные данные заново. Эффективность действия обмоток ПМЗ в различных частях корабля неодинакова, она может быть рассчитана приближенно, но по этим данным монтировать защитное устройство нельзя, так как в большинстве случаев его придется переделывать или закладывать большие резервы кабеля для регулировки, а также предусматривать повышенный расход электроэнергии. Поэтому /же с середины июля 1941 г. на всех кораблях, подлежащих оборудованию ПМЗ, определялась эффективность действия временных обмоток. Измерения магнитных полей кораблей проводились сотрудниками бригады ЛФТИ П. Г. Степановым (старший по группе), А. Р. Регелем, Ю. С. Лазуркиным и Е. Е. Лысенко при активной помощи лаборанта К. К. Щербо и участии представителей ЦНИИВК НК ВМФ. Затем разрабатывалось тактикотехническое задание на проектирование ПМЗ, оно согласовывалось с представителями ЦНИИВК НК ВМФ и должно было быть передано бригаде ЦКБ-52 для разработки проекта. Однако представителей ЦКБ-52 в то время на флоте еще не было (они прибыли 22 июля 1941 г.), поэтому рабочие чертежи (точнее, эскизы) защитных устройств и аппаратуры разрабатывались бригадой ЛФТИ. Кроме Севморзавода, Электромортреста, мастерских № 1 и 4 Технического отдела ЧФ, большую работу по изготовлению отдельных узлов устройств и монтажу на кораблях выполнял личный состав мастерских эскадры ЧФ и бригады траления. Отчетные чертежи на смонтированные защитные устройства первоначально не составлялись, а сотрудниками ЛФТИ выдавались временные инструкции по использованию противоминной защиты в боевых условиях. Отсутствие отчетных чертежей усложняло работы при последующих контрольных измерениях магнитных полей кораблей и регулировках защитных устройств.
Командованием ВМФ принимались меры по эксплуатации и обслуживанию защитных устройств на кораблях. Во второй половине июля Техническим отделом ЧФ было получено указание заместителя начальника штаба ЧФ капитана II ранга Булыкина[18] о необходимости организации бригад в базах ЧФ для выполнения размагничивания кораблей и периодической проверки действия защитных устройств на кораблях. Первичное размагничивание кораблей проводилось группой И. В. Климова.
Война продолжалась, корабли регулярно выходили в море на выполнение боевых заданий, и оборудование их защитными устройствами системы ЛФТИ проводилось в свободное от походов время, при стоянке в базе. Поэтому работы на кораблях проводились круглосуточно. Выполнять их ночью, при затемнении и частых налетах вражеской авиации было очень трудно, пока люди не привыкли и не приспособились к новым условиям. Личный состав кораблей помогал сотрудникам ЛФТИ, рабочим и инженерам предприятий в выполнении работ по размагничиванию. Все трудились с полной отдачей сил и уставали сверх всяких пределов.
В первое время кабели обмоток защитных устройств на кораблях располагались по наружному борту и закрывались от механических повреждений желобами из железа. Это было оптимальное в магнитном отношении расположение трассы кабелей, при котором достигалась наилучшая компенсация магнитного поля корабля под килем и бортами одновременно. Однако в процессе эксплуатации защитных устройств в боевых условиях и походах начали выявляться недостатки такой трассы[19]: кабели и защитные кожухи срывало волной при 7—8-балльном шторме (ЭМ «Бодрый» и др.); на ЭМ кабели защитных устройств в носовой части корабля повреждались при работе параванов; часто кабели повреждались при швартовке кораблей к стенке или при швартовке других кораблей и барж лагом, а также из-за попадания осколков вражеских авиабомб (например, борт ЭМ «Бодрый» был буквально изрешечен осколками).
Повреждения кабелей были настолько частыми, что пришлось перенести их трассу на верхнюю палубу и расположить ее у ватервейса в более толстых защитных кожухах, из-за чего искажалась форма кривой остаточного магнитного поля корабля с обмоткой в поперечной плоскости. Такие изменения трассы кабелей были сделаны на ЭМ «Бойкий», «Безупречный», «Бодрый» и лидере «Ташкент», а также на БТЩ «Взрыв» и «Взрыватель», на которых к этому времени защитные устройства находились в эксплуатации. Кроме того, на всех БТЩ вблизи якорных устройств в конце полубака и в корме пришлось установить привальные брусья, а на ЭМ и некоторых БТЩ сделать переходы кабелей о борта на борт внутри помещений.
Для улучшения доступности к кабелям сначала крышки желобов крепились металлическими винтами. Однако под действием морской воды они быстро ржавели и соединения становились неразъемными. При вскрытии желобов винты приходилось рубить зубилом, что, в свою очередь, приводило к дополнительным повреждениям кабелей, особенно при ночных работах. Со временем крышки желобов стали крепить вязальной проволокой, что оказалось достаточно практичным. Личный состав кораблей не только помогал в выполнении ремонтных работ, но и активно участвовал в выявлении конструктивных недостатков устройств и вносил свои предложения по их улучшению (например, командир крейсера «Красный Крым» капитан II ранга А. И. Зубков).[20]
В дальнейшем были оборудованы защитными устройствами ЭМ «Смышленый», «Сообразительный», «Способный», «Бдительный», «Дзержинский», «Шаумян», «Незаможник» и «Железняков», крейсеры «Красный Кавказ» и «Червона Украина», БТЩ-12. Конструкции крепления и защиты кабелей устройств от механических повреждений были признаны приемной комиссией удовлетворительными.
С целью улучшения действия размагничивающих устройств и обеспечения норм защиты от неконтактного оружия противника переделаны размагничивающие устройства на крейсерах «Ворошилов» и «Молотов», на БТЩ «Гарпун» и др. Улучшена защита на лидере «Харьков».
В августе 1941 г. было укреплено руководство группой Управления кораблестроения ВМФ на ЧФ, начальником ее был назначен военинженер II ранга Л. С. Гуменюк. Наблюдающим и консультантом группы Научно-технического комитета (НТК) ВМФ был назначен И. В. Курчатов, старшим по группе ЛФТИ по-прежнему оставался П. Г. Степанов.
Леонид Стефанович Гуменюк был высокоорганизованным опытным специалистом, отдававшим все свои силы и знания порученному делу. У него установились хорошие деловые отношения с учеными ЛФТИ, с командованием Военно-Морского Флота и судостроительной промышленности. С его назначением более четко были организованы работы по оборудованию кораблей защитными устройствами, определены функции заказчика, назначена приемная комиссия. Стали составлять отчетные чертежи на выполненные работы, разрабатывать инструкции по эксплуатации защитных устройств.
8 августа 1941 г. начальником штаба ЧФ контр-адмиралом И. Д. Елисеевым было утверждено временное положение о станции наблюдения за состоянием устройств противоминной защиты системы ЛФТИ на кораблях и их размагничиванием, разработанное совместно учеными ЛФТИ и представителями ВМФ[21]. Этим было положено начало созданию станций безобмоточного размагничивания кораблей (СВР).
«Штаб» размагничивания кораблей (как мы его тогда называли) размещался в Севастополе, в бывшей боцманской рубке на Минной стенке, в небольшом одноэтажном кирпичном здании, выступающем своим фасадом в море, с широкими, во всю стену, окнами: и вышкой наподобие корабельного мостика, с мачтой и реями для поднятия сигнальных флагов. Там Игорь Васильевич Курчатов и другие научные сотрудники ЛФТИ читали нам лекции по физическим основам размагничивания кораблей, и оттуда осуществлялось оперативное управление всеми работами по предварительным измерениям магнитных полей кораблей, монтажу и регулировке размагничивающих устройств. Там же мной в августе 1941 г. фотоаппаратом с автоспуском был сделан снимок группы участников работ по размагничиванию кораблей во главе с И. В. Курчатовым.
Это место, расположенное непосредственно на причале, было очень удобным для связи с кораблями. К причалу то и дело подходили катера с кораблей эскадры, подплава, завода, из мастерских, и отсюда было легко добраться до любой точки если не рейсовыми катерами, то «оказией». Недостатком этого места было то, что оно наряду со стоящими здесь эскадренными миноносцами часто подвергалось бомбежкам, сначала по ночам, а по мере приближения осени и с наступлением сумерек. В сентябре налеты вражеской авиации начинались сразу после ужина, затем и во время ужина. Из-за этого ужин на кораблях был перенесен на 17 часов, а затем, в конце октября, и на 16.
К 20 августа 1941 г. А. П. Александровым была разработана типовая организация работ по размагничиванию кораблей[22]. Сотрудники бригады ЛФТИ для максимального использования их опыта были назначены руководителями оперативных групп:
— по размагничиванию надводных боевых кораблей — П. Г. Степанов. Место работы в Северной бухте на специальных бочках;
— по безобмоточному размагничиванию подводных лодок — Ю. С. Лазуркин. Место работы — Угольная пристань со стороны Килен-бухты;
— по размагничиванию вспомогательных кораблей и мелких одиночных судов — Е. Е. Лысенко. Место работы в Северной бухте на специальных бочках;
— по устройству стенда, проверке и регулировке магнитометров — А. Р. Регель. Место работы — площадка между передающим радиоцентром и складом минно-торпедного отдела у Троицкой бухты.
В каждую группу были включены представители НТК ВМФ, Технического отдела ЧФ и «постоянные рабочие» (считай краснофлотцы) от соответствующих соединений кораблей.
Под руководством Л. С. Гуменюка сотрудниками ЛФТИ и офицерами Технического отдела ЧФ М. А. Горбуновым, Н. А. Биятенко, М. А. Алексеенко, А. С. Шевченко, а позже М. П. Горяевым и М. Г. Вайсманом был определен состав оборудования и имущества плавающих станций по размагничиванию кораблей[23].
10 сентября 1941 г. приказом командующего ЧФ было поручено Техническому отделу сформировать две плавающие станции по размагничиванию надводных кораблей и подводных лодок, одну — для работы в Севастополе, другую — в Феодосии[24].