ЛФТИ в Казани. Новый способ повышения устойчивости магнитных полей кораблей
ЛФТИ в Казани. Новый способ повышения устойчивости магнитных полей кораблей
В связи с внедрением на флотах новой методики безобмоточного размагничивания кораблей «с глубоким опрокидыванием» магнитного поля нам представляется необходимым рассказать о некоторых исследованиях ЛФТИ того времени.
После отъезда с Черноморского флота основной группы ученых ЛФТИ в ноябре — декабре 1941 г. работа лаборатории А. П. Александрова по дальнейшему совершенствованию методов размагничивания кораблей продолжалась в Казани и в натурных условиях на различных флотах, в том числе и на Тихоокеанском, где можно было без помех проводить плановые научно-исследовательские работы[64].
Так, в первой половине 1942 г. в лаборатории ЛФТИ А. П. Александровым, И. В. Курчатовым и В. Р. Регелем на образцах из различных материалов были выполнены исследования, направленные на стабилизацию их магнитного состояния для повышения надежности безобмоточного размагничивания кораблей. Определялось влияние упругих напряжений, имитирующих взрывы бомб, на разрушение остаточной намагниченности образцов, полученной в результате различных предварительных магнитных обработок, в том числе воздействия переменного магнитного поля с убывающей амплитудой. Изучалась возможная корреляция результатов от воздействий упругих напряжений и переменных магнитных полей с устойчивостью магнитного состояния образцов, влиянием предыстории магнитного состояния материалов, их магнитных свойств и т. д.[65] Все эти исследования исходили из реальных условий строительства и плавания кораблей в естественном геомагнитном поле.
Формирование магнитного состояния ферромагнитных материалов, из которых строят корабли, начинается при их охлаждении ниже точки Кюри (температура, выше которой ферромагнитные материалы превращаются в парамагнитные и наоборот) после проката или отжига. Дальнейшее магнитное состояние зависит от строительства на стапеле под влиянием различных внешних воздействий, главными из которых являются упругие напряжения, возникающие в геомагнитном поле. Под влиянием этих факторов происходит намагничивание ферромагнитных масс кораблей по безгистерезисной кривой[66] в соответствии с курсом корабля и составляющими земного магнитного поля для заданной геомагнитной широты. Дальнейшие изменения магнитного состояния ферромагнитных масс кораблей происходят в сложных условиях плавания под влиянием упругих напряжений, возникающих в штормовых условиях или при глубоководных погружениях (подводные лодки), при различных значениях составляющих геомагнитного поля.
На основании проведенных в Казани исследований были определены оптимальные условия безобмоточного размагничивания образцов простейших моделей, позволяющие получить наиболее стабильное их магнитное состояние, и разработана соответствующая инструкция для размагничивания кораблей. Необходимо отметить высокую оперативность работы для того времени: инструкция была выпущена в Казани 15 мая, а с 22 августа эта методика начала широко применяться, в частности у нас на ЧФ. Инструкцией предусматривалось предварительное вертикальное намагничивание корпусов кораблей в направлении, противоположном исходному, — «глубокое опрокидывание» поля, чтобы достигнуть значений магнитного поля под кораблем (обратного знака по сравнению с исходным), превышающих исходное на 150–200 %. Последующей операцией предусматривалась компенсация «опрокинутого» поля до минимальных значений, предусмотренных нормами.
Инструкция по применению новой методики была разослана УК ВМФ на все флоты и флотилии и внедрена на всех СВР. Опыт дальнейшей работы на флотах и анализ, проведенный в НИИ, показали, что этим способом удается получить более стабильное магнитное поле кораблей, чем ранее. Он широко применялся на флотах в течение всей войны.
Для полноты картины следует отметить, что АН СССР и ее институты в годы войны занимались совершенствованием не только системы защиты кораблей, но и систем обнаружения ферромагнитных и металлических предметов, контрольно-измерительных магнитных станций, электромагнитных и других тралов и т. д. Так, еще в сентябре 1941 г. вице-президент АН СССР академик О. Ю. Шмидт сообщил начальнику УК ВМФ инженер-контр-адмиралу Н. В. Исаченкову, что в Институте теоретической геофизики профессором А. Г. Калашниковым разработан прибор для обнаружения железных масс под водой. Позднее были проведены его испытания и установлено, что прибор удовлетворяет техническому заданию[67].
Кроме того, в лаборатории ЛФТИ проводились все-сторонние теоретические исследования проблемы размагничивания. А. П. Александров привлек к участию в них И. В. Курчатова, И. Е. Тамма, Е. И. Кондорского и других ученых. На основании результатов этих исследований в 1942 г. А. П. Александровым были составлены два тома рукописных конспектов по размагничиванию кораблей. Вот далеко не полный перечень вопросов, рассмотренных в них: магнитный поток поля корабля через горизонтальную плоскость; поле элементарного диполя; поле намагниченного эллипсоида; теория флюксметра[68]; магнитное поле простейших контуров тока; расчет экранирующего действия железа на магнитное поле тока; о возможности полного размагничивания; составляющие магнитного ноля корабля и способы их компенсации; безобмоточное размагничивание кораблей и устранение постоянного продольного-и поперечного намагничиваний; расчет размагничивающих устройств; устройство немецких магнитных мин и их траление; английский электромагнитный разомкнутый трал и т. д.
Даже простое перечисление свидетельствует о глубине теоретических разработок, их значении для понимания возникновения магнитного поля корабля, его изменений под влиянием различных внутренних и внешних факторов и уменьшения до величин, обеспечивающих безопасное плавание кораблей. К сожалению, конспекты были отпечатаны небольшим тиражом и отправлены лишь в УК ВМФ и НТК ВМФ, а на флоты, где они были особенно нужны, не попали. В утешение можно сказать, что на основе этих конспектов было разработано «Руководство по размагничиванию кораблей», размноженное в 1944 г. (РРК-44). Следует отметить, что в то время уже имелся опыт освещения новой техники: в 1942 г. вышла монография О. Б. Брона «Немецкие неконтактные мины и способы борьбы с ними», оказавшая большую пользу при подготовке специалистов минеров и размагнитчиков.
Большую научную и практическую помощь оказывала лаборатория А. П. Александрова минерам флотов. Так, ею был выполнен расчет магнитного поля хвостового магнитного трала и определены оптимальные параметры его использования в различных условиях. Благодаря этому эффективность траления немецких магнитных мин на Волге — основном пути поставки нефти в центр страны — существенно повысилась[69].
16 апреля 1943 г. состоялось заседание Военно-морской комиссии при президиуме АН СССР под председательством А. Ф. Иоффе[70], на котором был заслушан доклад А. П. Александрова о состоянии работ по размагничиванию кораблей. В целях дальнейшего усовершенствования зашиты кораблей от магнитного минного оружия комиссия рекомендовала при проектировании новых кораблей предусматривать установку новой, «распределенной» системы защиты от магнитных мин; оборудовать в ближайшее время один из вновь строящихся кораблей «распределенной» системой обмоток размагничивающего устройства и провести ее испытания; для улучшения защиты подводных лодок от магнитных мин устанавливать на них курсовые обмотки.