подвесом сферического ротора, ранее разработанного автором.
Гироскоп, его ротор диаметром 12,5 мм и сердечник одного из электромагнитов подвеса. Фото из личного архива автора
В создаваемом приборе с ротором соединялся стержень, на конце которого располагался зажим для фиксации измеряемой массы. Из гироскопа были удалены некоторые элементы и образовались отверстия на его торцах. Стержень с зажимом выступал из такого отверстия.
Система автоматического регулирования подвеса в направлении стержня была реализована оригинальным образом. Она была неустойчива при малых смещениях ротора и устойчива при «больших» (до 0,06 мм) его смещениях. В результате в системе возникали гармонические колебания, частота которых зависела от массы ротора и связанной с ним измеряемой массы. На частоту колебаний также влияла масса основания, на которой был установлен корпус прибора.
Разработанный экспериментальный образец прибора успешно прошёл испытания и был принят заказчиком. Через много лет фотография этого образца была опубликована в книге. Были указаны другие авторы проекта и приведено неверное описание принципа действия прибора.
Подводные геомагнитные обсерватории и «Шилка»
Как-то мне позвонил академик Е. Б. Александров и попросил высказать своё мнение о проекте подводной обсерватории, присланной ему Институтом Океанографии США.
Ознакомившись с материалами, я ему сообщил, что такой проект мог бы мне присниться только в кошмарном сне. Согласно проекту, сборка обсерватории из её отдельных частей планировалась на дне океана, т.е. на глубинах 5-6 км, с помощью специальных роботов. При этом аппаратура обсерватории должна была крепиться к предварительно установленной в плоскости горизонта фундаментной плите.
В дальнейшем у меня сложилось мнение, что такой дикий проект нам подсунули на экспертизу специально, с надеждой, что мы предложим более целесообразный путь решения проблемы. Что мы и сделали.
Узнав о моём негативном отношении к проекту, Е.Б. Александров спросил меня, не смог ли бы я предложить что-нибудь более подходящее. Меня заинтересовала эта задача, по-видимому, потому что я уже имел опыт создания измерительной аппаратуры для работы в нефтяных и газовых скважинах при глубинах погружениях до 5 км.
Разработанная мною в объёме эскизного проекта геомагнитная обсерватория могла с надводного судна без связи с ним погружаться и автоматически устанавливаться в вертикальном положении на дно океана. По команде с надводного судна по гидроакустическому каналу связи имелась возможность сбрасывания балластного груза и всплытия обсерватории для технического обслуживания и передачи накопленной информации. Были определены состав аппаратуры обсерватории, конструкция и материалы её корпуса. В качестве источника питания применена гальваническая батарея, содержащая морскую воду в качестве электролита.
По инициативе Е.Б. Александрова мы доложили результаты работы в 1997 г. на IAGA – Международной ассамблее по Геомагнетизму и Аэрономии в Швеции. Эта конференция проходила в Упсале – древней столице Швеции.
Через несколько лет появилась информация о создании учёными США и Японии аналогичных геомагнитных обсерваторий. Естественно, без ссылок на нас.
В дальнейшем стало известно, что несколько десятков таких обсерваторий было установлено на дно всех океанов Земли. Я информировал об этом Е.Б. Александрова. Он сказал: «Ну, значить мы не зря старались!». Моё отношение к ситуации аналогичное.
Приглашение на конференцию мы получили от Института Океанографии США. Представитель этого института также компенсировал наши расходы. Этот представитель в беседах, якобы случайно, поинтересовался, какими разработками я занимался ранее.
Я посчитал возможным упомянуть о том, что давным-давно участвовал в создании устройства прицеливания системы «Шилка». Последовала его реакция: «Шилка!», «Шилка!», «Калибр!» – и т.д. Я его спросил, откуда он это знает? Оказывается, он был пилотом самолёта, по которому «Шилка» стреляла во Вьетнаме. Тогда я заметил: «По-видимому, мы смотрели в один прицел, но с разных сторон».
В дальнейшем я получил приглашения от этого института на следующие ассамблеи в Великобритании и Японии с гарантиями оплаты расходов.
Теперь о небольшом моём участии в проекте «Шилка». Несколько сотрудников нашего предприятия, и я в том числе, были приглашены СКБ завода «Прогресс» по договорам подряда к участию в разработке устройств управления огнём артиллерийской системы по низколетящим самолётам. В дальнейшем система получила название «Шилка». Серийное изготовление систем началось в 1964 г.
Зенитная артиллерийская система «Шилка». Огнем зенитной артиллерии во Вьетнаме сбито 2568 самолетов США. Автор – участник разработки системы полуавтоматического сопровождения цели. Фото из личного архива автора
Мною была разработана полуавтоматическая следящая система сопровождения цели, звеном которой являлся оператор-человек.
Необходимо было учитывать время запаздывание реакции человека на отклонение цели от центра объектива до начала вращения рукоятки управления скоростью поворота орудий. Естественно, пришлось изучить отечественные и зарубежные материалы по исследованиям зависимости времени реакции человека от различных факторов.
Для решения вычислительных задач мною было предложено использовать синусно-косинусные трансформаторы ВТ-5, недавно разработанные в НИИ 303. Это существенно повысило точность решения задач. Для обеспечения производства комплексов «Шилка» массовое изготовление ВТ-5 было организовано на вновь созданном для этого заводе.
В начале использования систем «Шилка» во Вьетнаме обнаружилось, что поражались в основном хвостовые части самолётов. Причиной этого было движение самолётов при атаке на цель с набором скорости в режиме небольшого пикирования. Все задачи в системе решались с помощью электромеханических устройств. Слегка изменили профиль одного кулачка и самолёты США перестали летать на малых высотах, но не сразу. В настоящее время известно, что во Вьетнаме огнём зенитной артиллерии было сбито 2568 самолётов США.
Система «Шилка» представлена в музее артиллерии в Петропавловской крепости и используется во многих странах мира до сих пор.
Куда пошла газовая или нефтяная скважина?
Гироскоп с магнитным подвесом ротора может измерять проекции угловой скорости вращения Земли и выполнять функции 3-х ортогонально ориентированных акселерометров. Это свойство гироскопа было использовано при разработке способа определения угловой ориентации скважин, на который в 1992 г. автором был получен патент РФ.
Гироскопический инклинометр, погруженный в скважину и использующий этот способ, в отличие от зарубежных приборов такого назначения, может измерять угловую ориентацию скважины в течение неограниченного времени. Такое свойство особенно важно для работы в глубоких скважинах.
Было изготовлено несколько экспериментальных образцов инклинометров с указанными гироскопами и проведены их успешные испытания в скважинах, в том числе в Ноябрьске. Вследствие недостаточного финансирования проекта серийное изготовление таких инклинометров на предприятии оказалось невозможно.
С использованием упомянутого способа в ИЖМАШ были разработаны и освоены в производстве такие приборы. Другие предприятия России, подключившиеся к производству данной техники, также используют упомянутый способ определения ориентации скважин. При этом о лицензии на использование патента не задумываются, считая, что этот способ давно всем известен.
Небольшой объём работ по проекту проводился в ОАО «НТЦ «Завод Ленинец», что было отмечено в «Санкт-Петербургских Ведомостях» 26.03.2007.
Сотрудники предприятия калибруют гироскопический инклинометр на специальном стенде. Фото из личного архива автора
Сейсмология и сейсмическая артиллерийская разведка
Проверка чувствительности гироскопа с магнитным подвесом к угловым отклонениям была проведена в специальной загородной подземной лаборатории ВНИИМ им Д.И. Менделеева. Оказалось возможным с помощью гироскопа измерять угловые колебания основания с амплитудами, начиная от 0,03 угловой секунды, в широком диапазоне частот, начиная со сверхнизких частот 0,001 Гц и менее.
Известны и широко применяются приёмники, измеряющие линейные компоненты сейсмических колебаний поверхности. Однако каждый участок поверхности имеет 6 степеней свободы, из которых 3 поступательных и 3 вращательных. Измерение дополнительно вращательных компонент существенно увеличивает объём информации о сейсмических колебаниях. Метрологические характеристики гироскопа позволяют регистрировать сверхмалые угловые компоненты сейсмических волн на значительных расстояниях от источников их возникновения.
Автором в 1993 г. был получен патент РФ на «Способ определения местоположения источника сейсмических колебаний поверхности». Этот способ может использоваться для наблюдения за сейсмической активностью тектонических разломов с целью обеспечения безопасности наиболее значимых объектов на этой территории. Этот способ может также использоваться для обнаружения и определения координат стреляющих артиллерийских систем, разрывов боеприпасов, а также координат объектов военной техники.
Приёмник, реализующий
