Анатолий Сагалевич.

Глубина



скачать книгу бесплатно

Конечно, И. Е. Михальцев отлично понимал, что дальнейшее развитие океанологической науки немыслимо без глубоководных обитаемых аппаратов, которые максимально приблизили бы ученых к объекту исследований.

Бесспорными лидерами в создании обитаемых аппаратов были в то время американские ученые и инженеры. Приближались к ним по уровню французы. Однако в США разработка новых аппаратов приняла тогда широкомасштабный характер. Несомненно, это было обусловлено гибелью в 60-е годы подводных лодок, которые не имели спасательных средств в случае бедствия. Громоздкие батискафы уже не отвечали тем необходимым техническим требованиям, которые предъявлялись к подводным аппаратам. И вот американцы в течение двух-трех лет организовали несколько небольших фирм, которые стали конструировать обитаемые аппараты современного уровня – малогабаритные и легкие.

В СССР подводные аппараты создавались главным образом в Минсудпроме, но, в отличие от зарубежных аналогов, они имели большие габариты и вес, требуя к тому же для своей эксплуатации специальных судов-носителей. Кроме того, в нашей стране тогда не существовало навигационного, научного, телевизионного и специального навесного оборудования, которое необходимо для оснащения подводного аппарата. Приобрести для Института океанологии современный глубоководный обитаемый аппарат, представляющий собой автономно управляемый комплекс, оборудованный современной научной и навигационной аппаратурой, – именно такая идея лежала в основе выдвинутого проекта. Наиболее рациональным путем его реализации представлялось приобретение аппарата за границей. Эта идея была воплощена в жизнь благодаря энергии и большим усилиям И. Е. Михальцева. Прежде всего, нужно было убедить руководство нашего государства в необходимости такого приобретения за рубежом и выделения финансовых средств из госбюджета. На следующем этапе требовалось преодолеть сложности, связанные с экспортом глубоководной техники из капиталистической страны. Все эти проблемы удалось решить, но не сразу.

Поиск фирмы, которая могла бы поставить в СССР глубоководный аппарат, изготовленный и скомплектованный по нашему проекту, разработанному под руководством И. Е. Михальцева, были начаты в 1970 году. И лишь в 75-м и 76-м мы получили «Пайсис-VII» и «Пайсис-XI». Первый аппарат строился в Швейцарии из узлов и материалов, вывезенных фирмой «Хайко» из Канады. Его приемочные испытания проводились в Италии, а затем он был доставлен в Новороссийск на советском грузовом судне. «Пайсис-XI» строился в Ванкувере и в мае 1976 года был переправлен во Владивосток также на грузовом судне.

После приобретения этих глубоководных обитаемых аппаратов началась их эксплуатация. Сначала они работали на Черном море, где на них установили навигационное и научное оборудование, приобретенное отдельно (тоже по причинам эмбарго). В Геленджике, на базе Института океанологии, был оборудован береговой комплекс для спуска аппаратов в воду и подъема обратно с помощью мощных лебедок – без использования судна-носителя.

В этот же период шло обучение группы пилотов. Летом 1977 года во время экспедиции на озеро Байкал «Пайсисы» сделали 42 погружения, принесших интереснейшей научный материал. Затем были организованы работы в Тихом океане, в Красном море, исследовались рифтовые зоны в Атлантическом и Индийском океанах и т. д. В период эксплуатации «Пайсисов» был накоплен неоценимый опыт проведения глубоководных работ, который пригодился в дальнейшем при создании аппаратов «Мир».

Поиск путей размещения заказа на строительство обитаемого аппарата с рабочей глубиной 6000 метров был начат сразу по завершении строительства аппарата «Пайсис XI». В 1976 году поступило предложение на создание шеститысячника от дизайнера «Пайсисов» Томсона, а несколько позже появилась фирма Canadian Underwater Vehicles («Канадские подводные аппараты»). Новый проект был необычным. Если большинство обитаемых аппаратов того времени в качестве источника энергии применяли аккумуляторы, то в предлагаемом варианте ГОА должен был использоваться двигатель, работающий на гидразине – своего рода газовая турбина. Такое техническое решение расширяло возможности аппарата, увеличивало его энергетический запас и длительность погружений. Прототип гидразинового двигателя разработала одна из небольших канадских фирм, а затем испытала его в лабораторных условиях. Контракт на поставку шеститысячника, получившего название «Академик», был подписан с фирмой «Канадские подводные аппараты» в 1979 году. В качестве материала для обитаемой сферы выбрали титановый сплав. Аппарат должен был весить не более 10 тонн. К сожалению, этому контракту не суждено было осуществиться. Но дело не остановилось. Поиск нового зарубежного партнера по-прежнему возглавлял И. Е. Михальцев.

Почему мы для приобретения ГОА «Пайсис» и создания шеститысячника вынуждены были обращаться к зарубежным фирмам? Могла ли наша промышленность, в те годы сооружавшая уникальные космические корабли и современные подводные лодки, построить глубоководный аппарат с аналогичными характеристиками? Безусловно, аппараты типа «Пайсис» и «Академик» могли быть сделаны в нашей стране. Однако здесь вставал вопрос о целесообразности, финансовом и временном факторах. Создание аппарата потребовало бы определенной перестройки промышленного предприятия, что при изготовлении единичных дорогостоящих образцов нерентабельно. Для освоения и внедрения новых технологий нужны были время и большие финансовые вложения. Существенным оказалось и то обстоятельство, что в связи с оснащением ГОА современной аппаратурой возникала необходимость привлечь к созданию аппарата целый комплекс организаций. Совокупность всех этих факторов склонила чашу весов к идее размещения заказов за рубежом.

Переговоры о создании шеститысячника проводились в 1979–1982 годах с фирмами Франции, Швеции, Швейцарии. Однако по разным причинам окончательной договоренности достигнуто не было. В 1982 году установились контакты с представителями финской фирмы Rauma Repola, которые проявили заинтересованность в строительстве шеститысячника. В течение трех лет финские инженеры знакомились с мировым опытом создания обитаемых аппаратов, изучали документацию по принадлежащим Институту океанологии «Пайсисам», проводили их технический осмотр. Специалисты финской фирмы совместно с нашими инженерами и учеными обсуждали новые технические решения, которые можно было бы реализовать при строительстве аппарата. Финские коллеги вели переговоры с зарубежными фирмами о приобретении конструкционных материалов и специального оборудования.

Одновременно на фирме Rauma Repola разрабатывалась технология получения высокопрочной стали с большим процентным содержанием никеля, предназначавшейся для корпуса аппарата. Ранее предполагалось, что обитаемая сфера будет изготавливаться из титанового сплава, который должен поставляться российской стороной. Однако финские инженеры предложили использовать сталь с высоким содержанием никеля, поскольку технология обработки титана на их фирме не была освоена. Между тем в мировой практике был известен лишь один случай изготовления глубоководного аппарата на базе никелевой стали.

В 70-х годах в США появился аппарат «Дип Квест», рассчитанный на глубину 600 метров и оборудованный водолазным отсеком. Однако при его создании была допущена ошибка, заключавшаяся в том, что отдельные части прочного корпуса соединялись сваркой. После нескольких погружений обнаружились коррозионные и механические нарушения в сварных швах – «Дип Квест» сделал всего 29 погружений. Используя этот печальный опыт, решено было от сварки отказаться. И тогда впервые была применена технология отливки полусфер под вакуумом; затем производилась их трехцикловая температурная обработка и доведение до нужных размеров на карусельном станке. Две полусферы соединялись болтами с закладыванием в соединительный фланец соответствующих уплотнений. Уже готовую сферу испытывали в камере высокого давления: тензометрические датчики измеряли напряжения в 100 точках внутри сферы по трем координатам. Правильность выбранных тогда технических решений подтвердила многолетняя эксплуатация аппаратов «Мир».

Весной 1985 года финская фирма была готова к подписанию контракта, который включал поставку одного ГОА и спасательного устройства на базе подводного телеуправляемого аппарата на случай аварийной ситуации. Однако, проведя исследовательские работы, финские специалисты пришли к выводу, что не в состоянии сделать подводный телеуправляемый аппарат-спасатель с рабочей глубиной 6000 метров. И тогда наши партнеры согласились заменить спасательный комплекс на второй обитаемый аппарат – идентичный основному и по техническому устройству, и по аппаратурному оснащению. Так в контракте появились два глубоководных обитаемых аппарата с рабочей глубиной 6000 метров. Назвать их было решено по аналогии с советской космической станцией – «Мир-1» и «Мир-2».

Рабочие будни в Финляндии

Проектирование «Миров» началось сразу после заключения контракта в мае 1985 года. Заказчиком проекта была Академия наук СССР. Руководителем проекта был назначен профессор И. Е. Михальцев, на плечи которого легла огромная организационная и техническая работа, а его заместителем – доктор технических наук А. М. Сагалевич. С финской стороны разработкой проекта руководил великолепный инженер-механик и гидравлик Саули Руохонен. На этом этапе были заложены основные концепции технического устройства аппаратов «Мир», которые впоследствии, в процессе постройки, совершенствовались, а в некоторых случаях менялись в принципе. Финская сторона в соответствии с контрактной спецификацией размещала заказы на научное, навигационное и специальное оборудование на различных фирмах Европы и США. Это дело было довольно сложным, поскольку, как уже отмечалось, существовало эмбарго и не все фирмы брались за поставки аппаратуры для советского глубоководного аппарата. Одним из важных направлений работ было создание испытательного комплекса для проверки прочности корпусов, всех комплектующих изделий и оборудования. Этот комплекс включал две камеры высокого давления (большую – диаметром 2,5 метра, рассчитанную на 750 атмосфер, и камеру меньшего диаметра с рабочим давлением 1100 атмосфер), а также аппаратуру для анализа прочностных характеристик испытываемых изделий. Поставка такого комплекса финской фирмой Институту океанологии предусматривалась контрактом.

В мае 1986 года научно-технический проект ГОА «Мир» был готов. Начался этап строительства аппаратов. В течение этого периода я работал на фирме Rauma Repola в качестве представителя заказчика.

Технические решения, предлагавшиеся финскими специалистами, утверждались в Москве И. Е. Михальцевым. Во время моих визитов в Москву новые схематические и конструктивные разработки мы обсуждали с сотрудниками моей Лаборатории глубоководных обитаемых аппаратов, а внесенные изменения затем согласовывались с финскими инженерами, и, как правило, они их принимали.

На фирму Rauma Repola в город Тампере я приехал в январе 1986 года. Это была одна из крупнейших фирм Финляндии с высокоразвитым деревообрабатывающим и бумажным производством, огромными сталелитейными и металлообрабатывающими цехами. Ей принадлежало несколько заводов по производству камнедробильных агрегатов, дочерняя фирма по разработке и изготовлению гидравлических систем, на базе которых производились мощные гидравлические краны. При таких производственных мощностях создание на Rauma Repola глубоководных обитаемых аппаратов было вполне реальным, несмотря на отсутствие у нее соответствующего опыта. Зато наш собственный опыт в конструировании и многолетней эксплуатации таких аппаратов, а также подбор необходимых специалистов должны были восполнить этот пробел.

Для строительства ГОА «Мир» была организована небольшая фирма Rauma Oceanics со штатом молодых и квалифицированных специалистов. На ней осуществлялась генеральная конструкторская проработка аппарата: общий дизайн, расчеты технических характеристик, подбор комплектующих изделий и узлов, разработка отдельных систем и т. д. Прочные корпуса изготавливались в литейных и металлообрабатывающих цехах головной фирмы Rauma Repola, элементы и узлы гидравлической системы – на дочерней фирме Lokomek. Учитывая большой опыт финнов в области гидравлики, решено было в большинстве функциональных систем ГОА «Мир» применить гидравлические приводы. Поэтому и движительный комплекс аппаратов, и системы балласта с насосами высокого давления, и все внешние выдвижные устройства базируются на гидравлике.

Сложнее было с комплектацией аппарата навигационной и научной аппаратурой. Некоторые современные системы навигации, связи, гидролокаторы и другое гидроакустическое оборудование невозможно было приобрести из-за существования эмбарго. Поначалу изготовление комплекса навигации и связи поручили фирме Holming Electronics, находившейся в Тампере. Однако в дальнейшем выяснилось, что этот выбор был ошибочным: разработанная ими система навигации по донным маякам работала только на мелководье; систему же подводной связи пришлось нам дорабатывать своими силами. Впоследствии, уже на гарантийном ремонте ГОА «Мир», система навигации была доведена до рабочего состояния финской фирмой, но с участием наших специалистов, а изготовленный той же фирмой Holming Electronics эхолот использовать так и не удалось. Позже, в процессе эксплуатации аппаратов, мы приобрели недорогой эхолот, предназначенный для установки на яхты, модернизировали его и сделали великолепный прибор, который используется и как локатор с дальностью обнаружения объектов на дне до 1000 метров. Локатор ближнего действия был заказан английской фирме Ulvertec. Это был очень тяжелый и громоздкий прибор, но, к сожалению, иного выбора у нас из-за эмбарго не было. Кстати говоря, Ulvertec не соответствовал техническим характеристикам, которые значились в описании: он позволял обнаруживать цели лишь с расстояния нескольких десятков метров. Несмотря на усилия наших высококвалифицированных инженеров, наладить работу локатора так и не удалось. Очевидно, дело заключалось в программном обеспечении, которое было жестко закодировано и не поддавалось распечатке. Позже, в начале 90-х годов, мы приобрели современный локатор, который позволил наконец решить эту важную проблему.

Я так подробно описываю все эти трудности, чтобы показать, каким непростым делом было размещение заказов на зарубежных фирмах.

Мое рабочее время на Rauma Repola было заполнено с 7:30 до 16:30: обсуждение технических решений; присутствие на испытаниях отдельных узлов аппарата в камерах высокого давления, на электрических стендах и т. п.; посещение цехов, где изготавливались полусферы для корпусов; встречи с представителями фирм-контрагентов в Тампере и других городах Финляндии.

В контракте помимо аппаратов значилась поставка тренажера, на котором пилоты могли бы отрабатывать навыки пилотирования. Было решено сделать тренажер на базе деревянной сферы, которая полностью соответствовала бы обитаемой сфере «Мира» по размерам, расположению иллюминаторов, люка, аппаратурных панелей, кнопок, тумблеров, дисплеев и т. д. Саули Руохонен предложил мне проработать внутренний дизайн обитаемой сферы. Передо мной был стереотип аппарата «Пайсис», в котором я провел более 1000 подводных часов. Конечно, опыт эксплуатации даже одного из лучших в предыдущем десятилетии аппаратов не заменит порой удачной конструкторской мысли.

Я нарисовал эскиз внутреннего дизайна. Но прежде я просидел несколько суток в деревянной сфере, обдумывая свои действия как пилота в тех или иных ситуациях, делал наброски размещения панелей таким образом, чтобы в зависимости от конкретных условий было удобно управлять аппаратом, рисовал эскизы боковых лежаков, на которых должны располагаться два других участника погружения. Пришла идея разместить внутри съемное кресло, в котором пилот может сидеть в ходе погружения и всплытия и которое может раскладываться в качестве подушки, когда производятся работы на грунте: в это время пилот стоит на коленях, глядя в иллюминатор, – это самое удобное положение при управлении аппаратом. Эти многодневные размышления внутри деревянного макета и стали основой при создании внутреннего дизайна аппарата. Некоторые детали изменялись в зависимости от комплектующего оборудования, но базовая конструкция оставалась прежней.

Оглядываясь назад, я убеждаюсь в правильности принятых тогда технических решений. Все наши пилоты, работавшие на «Мирах», получали удовольствие от управления аппаратом. Ученые и специалисты, принимавшие участие в погружениях, чувствовали себя комфортно, не испытывая неудобств, которые обычно ощущали в других аппаратах из-за тесноты внутри обитаемой сферы. Много лет спустя известный американский подводник и кинорежиссер Эл Гиддингс заметил: «Ваш аппарат, Анатолий, – как номер люкс в гостинице по сравнению с другими, в которых я погружался».

Одно из важных технических решений состояло в управлении аппаратом с помощью джойстика, подобно тому, как это делается в детских компьютерных играх. В одной руке пилот держит практически все управление – главным (кормовым) и боковыми двигателями, поворотными устройствами, которые вращают эти двигатели, – и одновременно другой рукой может во время движения выполнять иные операции. Финские инженеры разработали хороший джойстик, он используется до сих пор, тогда как многие системы уже претерпели существенные изменения.

На первом этапе отливки полусфер для прочного корпуса возникали существенные проблемы: в структуре оболочки появлялись крупные, порой с куриное яйцо, газовые включения. Необходимо было усовершенствовать технологию отливки. Финские специалисты во главе с Ханну Мартикайненом – высококвалифицированным инженером, получившим образование в США, – предпринимали шаги к устранению этих дефектов. Я в свою очередь позвонил в Москву брату, тогда – профессору МВТУ им. Н. Э. Баумана, и объяснил проблему. Валерий Михайлович Сагалевич был одним из крупнейших в нашей стране специалистов по сварке тонких оболочек, лауреатом Государственных премий в этой области, автором открытия и одним из создателей клапана сердца. К сожалению, он очень рано ушел из жизни, оставив плеяду учеников – более 50 докторов и кандидатов наук. Возникшая у нас проблема была для него понятной, но требовала некоторого времени для принятия окончательного решения. Через пару дней он мне сказал по телефону: «Нужно отливать под вакуумом. Это – необычная сталь, и при стандартной отливке в структуре металла образуются газовые пузыри». На следующем совещании я передал финнам мнение наших специалистов. Две первые полусферы были отбракованы, следующие отливались уже под вакуумом. Это потребовало некоторой модернизации процесса, на что ушло более месяца, зато новые образцы были значительно лучше, но все же далеки от идеала. Всего было отлито одиннадцать экземпляров, из которых выбрали четыре лучших. Они и были использованы для создания обитаемых сфер аппаратов «Мир».

Снова обратиться к брату вынудила меня одна курьезная ситуация. Во время моего очередного визита в Москву Игорь Евгеньевич сообщил мне, что специалисты одной из советских организаций утверждают, будто применяемая для изготовления прочных сфер сталь непригодна для этих целей и что сферы разрушатся после первого же погружения аппаратов на предельную глубину. Необходимо было получить мнение авторитетных людей, разбирающихся в вопросах прочности. Валерий Михайлович был учеником академика Георгия Александровича Николаева, ректора МВТУ, и работал под его началом на кафедре сварки. Захватив чертежи сфер и таблицы с химическим составом стали, ее прочностными характеристиками и другие документы, я приехал в МВТУ. Вся привезенная мной документация была просмотрена в течение десяти минут. Тут же были произведены расчеты и сделан вывод, что никаких проблем в плане применения выбранной стали не существует. Учитывая многоцикловый режим работы сферы под максимальным давлением, рекомендовано было избегать сильных ударов и механических повреждений, что практически исключалось конструкцией аппаратов и методикой их применения. Краткого заключения, подписанного академиком Г. А. Николаевым, оказалось вполне достаточным, чтобы наши недоброжелатели больше на этапе создания аппаратов не возникали.

Каждую неделю на полдня я ездил на фирму Holming Electronics обсуждать вопросы, возникавшие относительно навигационного оборудования и подводной связи. Иногда после наших встреч менялись какие-то схемы или выбор конструктивных элементов.

Вот, к примеру, фирма намеревалась применить цилиндрические излучатели, залитые эпоксидной смолой, но уже тогда во всем мире использовались маслозаполненные излучатели с резиновой диафрагмой. Я настоял на принятии более современной конструкции. У нас уже был опыт использования излучателей, залитых эпоксидной смолой, на аппаратах «Пайсис», и мы имели с ними много проблем, поскольку эпоксидная смола под давлением растрескивалась, отслаивалась, и вода по трещинам попадала внутрь, что приводило излучатели в негодность.

Испытания модели аппарата «Мир» в масштабе 1:10 проводились в Университете города Хельсинки. Поместив модель в специальный лоток, специалисты снимали ее гидродинамические характеристики и на базе их анализа совершенствовали обводы легкого корпуса. Несколько раз я выезжал туда с инженерами фирмы Rauma Repola для согласования элементов дизайна легкого корпуса, с тем чтобы добиться возможно лучших гидродинамических свойств аппарата.



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22