Энгель Басин: Исповедь конструктора (письмо другу). Продолжение

Loading

… огромное количество диссертаций не имеют практического выхода. В лучшем случае решалась одна крохотная проблемка. Я это знаю, т.к. мне направлялись руководством КБ кандидатские и докторские диссертации для написания отзывов, а также рефераты, связанные с морской тематикой.

Исповедь конструктора

(письмо другу)

Энгель Басин

Продолжение. Начало

За два прошедших года (1964-1966 гг.) мне удалось получить представление о процессах при входе тел в воду: как формируются границы жидкости, как формируется каверна, от чего зависят ударные силы при приводнении тел и т.д. Я изучал работы американских, японских, других зарубежных ученых-исследователей и, конечно, работы 12-й Лаборатории ФЦАГИ и, прежде всего, работы Г.В. Логвиновича и его школы. Все работы, и наши, и зарубежные, связанные с решением реальных проблем входа в воду являются экспериментальными, теории эмпирическими. Явления при входе тел в жидкость настолько сложны, что математически выверенной теории не существует. Дело усугубляется тем, что при входе тел в жидкость происходит непрерывное формирование границ на ее свободной поверхности. Причем уравнения этих границ неизвестны. Я уже говорил, что головная часть нашего изделия (длиной 8 м),оканчивающаяся диском 250 мм, обеспечивала ему большую каверну, которая оказывала на него стабилизируюее действие (обеспечивала до определенной глубины погружение без переворачивания). Такой диаметр и большие скорости приводнения определяли огромные ударные силы при входе в воду. Я однажды подсчитал, что для нашего изделия мощность удара о воду составляет несколько десятков миллионов лошадиных сил. Удар о воду длится от сотых долей секунды до стотысячных.

Я постараюсь процесс входа понятно объяснить. Представь себе безграничную жидкость с горизотальной поверхностью, в которую „без спроса“ влетает тело. Жидкость, в силу своей инерционности, „изо всех сил“ старается этому восприпятствовать. Но „нахальное тело“, чтобы внедриться в жидкость, наоборот старается ее вытеснить. Что остается делать жидкости? Ее свободная (т.е.первоначально горизонтальная) поверхность начинает искривляться, приподнимаясь над первоначальным уровнем. Наибольшее искривление там, где формирующаяся новая свободная поверхность (граница) соприкасается с телом. Эта новая свбодная граница на беконечном удалении от тела асимптотически будет приближаться к первоначальному уровню (т.е. будет горизонтальной). Вот в этот период от первоначального контакта с горизонтальной поверхностью и до полного формирования искривленной поверхности и возникают огромные давления на всей смоченной поверхности тела. На искривленной поверхности (у тела) жидкости возникают большие скорости и давления, которые отрывают ее от тела и возникает брызговой фонтан. При дальнейшем погружении начинают формироваться т.н. внутренние границы. В носовой части из-за больших скоростей возникает кавитация. Кавитационные пузырьки, сливаясь, образуют кавитационную полость (каверну). Эта полость может быть больше или меньше размеров тела. Это зависит от формы и размеров носовой оконечности, где возникает кавитация. В нашем случае это диск, т.е. вершина усеченного конуса, основание которого стыкуется с длинной цилиндрической частью. Если изделие аэродинамически неустойчиво, т.е. его центр давления впереди центра тяжести, а каверна короткая, то изделие сразу после входа в воду начнет переворачиваться и, т.к. скорости при входе очень велики и не успевают погаситься, возникают огромные поперечные гидродинамические силы, которые разламывают изделие, как соломинку. Если каверна большая (как в нашем случае), то изделие при попытке к переворачиванию пересечет поверхность (границу) каверны частью свой поверхности и на нее начнут действовать большие нормальные силы, которые втолкнут изделие внутрь полости каверны, т.е. она является в определенных случаях стабилизирующим движение ракеты фактором. Но по мере увеличения глубины и падения скорости (у диска 250 мм большое кавитационное сопротивление) каверна уменьшается и на какой-то глубине при какой-то скорости изделие начнет переворачиваться. А дальше я рассуждал так. Изделие при входе в воду испытывает огромную ударную нагрузку. Ударная волна со скоростью звука в металле распространяется вдоль изделия. Доходит до первого стыка. Часть ударной волны отражается и может встретиться со встречноой волной, а другая ее часть доходит до следующего стыка и т.д. То есть в изделии возможно возникают упругие обратимые (за вычетом гистерезиса) и пластические (необратимые) деформации. Т.е. изделие ведет себя как гармошка при упругих деформациях и как порванная гармошка при пластических деформациях. Когда каверна становится маленькой и изделие переворачивается, то возникающие поперечные силы доводят пластические деформации до разрушающих. Следовательно, нужно уменьшить величину ударной силы, но оставить кавитационное сопротивление на прежнем уровне. Я пришел к выводу, что эти два условия можно выполнить (или почти ваполнить), если к нашему диску (250 мм) „присобачить“ впереди цилиндр меньшего диаметра (скажем 170 мм). Длина цилиндра должна выбираться из условия суммарного кавитационного сопротивления, близкого к существующему. Я прикинул несколько вариантов таких цилиндров. Даже прорисовал эскизы пересечения поверхности жидкости с такими носовыми частями, как я это представлял себе.

На следующий день Л.В. Люльев созвал совещание после неудачного пуска в Феодосии. Вызывает меня мой начальник отдела П.И. Акиндинов (талантливейший специалист, окончил Военно-механический Институт) и предлагает обсудить предложения для совещания.

Акиндинов П.И.

Я ему показал свои наработки. Он сходу все понял. На совещании у Л.В. Люльева эти наработки были утверждены и намечено провести испытания на свободно летящих моделях в в/ч 31303 (г. Ленинград) у моряков. Это в/ч (фактически НИИ) разрабатывало ТТЗ и курировало практически все виды военно-морского вооружения. Я часто бывал у них. Знал командиров и начальников отделов. Это были грамотные, высококультурные, интеллегентные офицеры. В этой организации было два опытовых бассейна, но не было пушек для отстрела моделей. Вместе с начальником экспериментаьной базы капитаном второго ранга Ю. Войтовым было разработано ТЗ на пушку. Наши конструктора выпустили чертежи, а цеха изготовили несколько вариантов пушек. У меня к этому времени оформились идеи ступенчатых насадков различных форм (цилиндрических, конических, параболических).

Было изготовлено десять модификаций насадков, которые привинчивались к носовой части моделей. Совместно с В/Ч 31303 были разработаны высокочувствительные тензодатчики и регистраторы. Высокоскоростная киносъемка позволяла фиксировать процессы пересечения границы сред „воздух-вода“, развитие каверны и дальнейшего погружения. В 1966-1967 г.г. было проведено большое количество испытаний. Результаты этой работы были изложены позднее в одной из глав моей диссертации.

В Филиале ЦАГИ также проводились испытания с этими насадками, но значительно меньших размеров. У них была другая методика. Ударные нагрузки определялись на маятниковой установке с моделями головных частей. Динамика и кинематика дальнейшего погружения исследовалась на маленьких моделях. Одновременно c экспериментами по насадкам велись работы аэродинамиками, баллистиками, конструкторами по снижению скорости приводнения. Эффективщики были против, т.к.увеличивалось так называемое „упредителное время“ (что позволяло ПЛ противника увеличивать время для маневра уклонения), которое существенно зависит от скорости движения ПР на первом подводном, воздушном и втором подводном участках. Таким образом увеличивалась область возможных положений цели и уменьшалась вероятность ее поражения. Но максимально возможное снижение скорости надо было предусмотреть. “Виновником“ этой „авнтюры“ был ваш покорный слуга.

Я рассуждал так. Возможным театром боевых действий может быть весь мировой океан, т.е. все его акватории. В каждой акватории в тот или иной месяц могут быть сильные волнения. Ударная нагрузка и наиболее опасная осевая существенно зависит от угла встречи изделия с поверхностью воды. Боевые действия от погоды зависят мало. Т.к. поверхность волны отлична от горизонтальной, то есть вероятность, что угол встречи изделия с поверхностью будет близок к 90 град, а это приведет к росту ударной силы в несколько раз (по сравнению с углом, скажем, в 75 град.). Я сделал ряд расчетов и на одном из совещаний у Л.В. Люльева высказался по этому поводу и тут же был “наказан“, т.к. этот вопрос он „повесил“ на меня. В связи с этим у меня были достаточно длительные и плотные командировки в Москву (Институт Океанологии) и МТУ (Мино-торпедное Управление ВМФ), а также в Ленинград (ЛОГОИН и Гидрометуправление ВМФ). Последнее находилось в самом конце Васильевского острова (у порта). Там я увидел стенды со всеми участниками Арктических и Антарктических экспедиций, начиная с СП-1.

Меня интересовали следующие вопросы:

1. Вероятность (помесячная) появления ветровых и зыбных волн различной бальности в различных акваториях.
2. Геометрия этих волн.
3. Групповая скорость волн.
4. Кинематика частиц жидкости в волне.

Собрал интересный материал, который подтвердил (после анализа) обоснованность опасений. Этот материал в дальнейшем также использовался мной в диссертации и при проектировании противолодочных ракет.

Еще в конце 1965 г. я был командирован в Москву в НИИ Механики МГУ, директором которого был чл.-корр. Горимир Горимирович Черный (он занимался гиперзвуком). Здесь велись широким фронтом работы в области аэрогидродинамики. Была хорошая экспериментальная база. Идеологом Института был академик Л.И. Седов. Моя командировка была связана с работами, проводимыми отделом гидродинамики, по исследованию входа в воду и сильно развитых кавитационных течений. Руководил отделом д.т.н. профессор Владимир Федорович Шушпанов, бывший морской авиатор, полковник.

Прибыл я в НИИ Механики (на Мичуринском Проспекте). Захожу в кабинет. Передо мной сидит в летной морской форме полковник (как оказалось он только вернулся из командировки). Поднялся мне навстречу и протянул руку. Высокий, сухощавый, спортивно скроенный, с легкой сединой, с очень симпатичным располагающим к себе лицом и пытливыми, внимательными серо-голубыми глазами. Я довольно часто позднее бывал у него в отделе, так как они проводили для нас ряд работ в кавитационных трубах. Общаться с ним было очень интересно. Его сотрудники мне говорили (и я потом сам в этом убедился), что у него феноменальная интуиция и способность генерировать идеи и их реализовывать. Кстати, решетчатые рули, которые использовались на наших противолодочных ракетах и на различных ЛА других КБ, были в свое время, когда он служил в морской авиации разработаны и реализованы именно им. Широко известен знаменитый решетчатый тормоз Шушпанова, реализованный впервые в мире на авиационных торпедах.

Г. В. Логвинович, будучи морским инженером, капитаном первого ранга, был человеком совершенно другого склада. Несколько высокомерный, менее контактный, разговор только деловой, всеми силами заботящийся о том, что его школа „самая-самая“. Г .В. Логвиновича интересовали теоретические вопросы гидродинамики и теоретическое обобщение экспериментальных данных, доведенных до практического использования.

В.Ф. Шушпанов был, наоборот, чистым экспериментатором, а разработку теорий он отдавал своим ученикам. Кстати сказать, его потрясающая интуиция позволила ему получить на моделях в бассейне скорости в несколько сот метров в секунду. Представляешь? И это в воде! Т.е. в научном плане он был тоже полная противоположность Логвиновичу. Но они были конкурентами. Они оба были хорошо известны в военно-морских кругах. Филиал ЦАГИ в лице Г.В. Логвиновича и его учеников очень ревниво относились к нашим совместным работам с НИИ Механики и в/ч 31303.Это мне впоследствии очень здорово аукнулось.

Общение с В.Ф. Шушпановым и его исследования, работы Г.В. Логвиновича, ранние работы Повицкого, Келдыша, Седова, работы зарубежных авторов и прежде всего Вагнера, Триллинга, Кармана натолкнули меня на ряд идей. Эти идеи были окончательно разработаны и доведены до практического использования в моей диссертации.

Ты не хуже меня знаешь, что огромное количество диссертаций не имеют практического выхода. В лучшем случае решалась одна крохотная проблемка. Я это знаю, т.к. мне направлялись руководством КБ кандидатские и докторские диссертации для написания отзывов, а также рефераты, связанные с морской тематикой. Правда, отзывы шли за подписью руководства КБ. Я всегда оставался и остаюсь убежденным в том, что любая диссертация, связанная с естественными науками, а тем более на соискание к.т.н. или д.т.н., должна быть по всем решаемым в ней вопросам доведена до практического использования, т.е быть прикладной.

Где-то в 1965-1966 г. (может быть чуть раньше, точно не помню) завод и наше КБ были выведены из состава ГКОТ и переданы в МАП. Наше ОКБ-8 было переименовано по инициативе Л.В. Люльева в КБ «НОВАТОР». КБ находилось на территории завода и входило в его состав как структурная единица, хотя было практически самостоятельным. У нас был свой п/я Р-6726 свои производственная и экспериментальная базы, свой полигон. В 1966 году завод должен был отмечать свое столетие. К этому времени КБ возросло и качественно и количественно. Модифицировались и модернизировались зенитные ракеты, начались предэскизные проработки целого семейства противолодочных ракет разного калибра, ракет для перехвата в ближнем космосе и в атмосфере.

Продолжались работы по созданию метеорологических ракет МР-12, МР-25 по заданию Академии Наук СССР. Метеоракета МР -12 вскоре успешно „работала“ на Шпиицбергене, где вместе с французами проводились исследования. Ракета МР-25 вместе с пусковыми установками, разработанными в КБ, устанавливалась на кораблях Академии Наук „Профессор Визе“ и „Профессор Зубов“, и наши ведущие специалисты по этим изделиям прошли всю Атлантику, участвуя в пусках этих ракет.

Усложнились задачи у баллистиков, управленцев, эффективщиков. Нужны были новые математические модели. К их решению Л.В.Люльев привлек Институт Математики Уральского Филиала Академии Наук СССР, возглаляемый академиком Н.Н. Красовским, одним из ведущих специалистов в мире в области механики и систем управления. Курировал совместные работы КБ и Института Математики один из лучших учеников Н.Н. Красовского худенький, среднего роста, свеловолосый в очках молодой к.ф-м.н. Юра Осипов. Бывали вместе на полигонах. Сейчас Ю. Осипов академик, Президент Российской Академии Наук.

В эти годы одним из важнейших показателей в социалистическом соревновании внутри предприятий и между предприятиями являлись изобретательство и рационализация и соответственно экономический эффект от их реализаци. В КБ эта работа была запущена. Организация насчитывала всего около 100 человек.

Администрация КБ предложила мне возглавить эту организацию. Меня избрали в Совет ВОИР, а на его заседании утвердили Председателем. Я предварительно до конференции подобрал дельных ребят и рекомендовал их в состав Совета. На совместном заседании администрации, парткома и профкома я доложил свое видение этой работы. Попросил, в частности, чтобы в отдел технической информации были принята на работу хотя бы два патентоведа, которые проверяли работы КБ на патентную чистоту и помогали авторам изобретений в оформлении заявок. Эта работа в КБ вообще не велась. Попросил, чтобы по всем одобренным здесь вопросам оказывалась поддержка. Кроме того я вышел с предложением о проведении научно-технической конференции, посвященной 100-летию завода.Такие конференции за всю историю КБ и завода не проводились. Мной было предложено, чтобы всеми подразделениями КБ и завода были отобраны коллективные или индивидуальные работы, обязательно оригинальные, которые либо реализованы на изделиях, либо имеют перспективы реализации. Кроме того, считаю необходимым договориться с руководством КБ о создании систематического сборника „Трудов КБ „Новатор“. На этом же заседании было предложено включить меня в состав НТС КБ.

Л.В. Люльев поручил мне составить список редакционной коллегии и представить ему на утверждение. Я сообщил Л.В., что хочу договориться с редакцией журнала Техника Воздушного Флота о выделении юбилейного номера журнала, посвященного заводу и КБ, с публикацией отобранных НТС работ конференции. Л.В. дал согласие подключиться при необходимости для решения вопросов с публикацией в журнале. Кроме того, он включил меня в список лиц — пользователей делом НТС. На НТС, кроме всего прочего, решались вопросы представления и утверждения лиц на правительственные награды, Государственные и Ленинские премии, решения о представлении к защите диссертаций, в том числе и по совокупности работ, поддержка кандидатур, выдвигаемых на почетные звания и т.д.

Когда мне в руки попали дела НТС, я увидел материалы заседания НТС за 1964 год, на котором были утверждены кандидатуры, представленные на соискание Ленинской премии, к орденам и медалям, а также кандидатуры на защиту диссертаций по совокупности работ. Это были материалы заседания НТС в связи с принятием на вооружение зенитного комплекса „КРУГ“. Ленинские премии получили Л.В. Люльев, зам. по науке А.Ф. Усольцев, причем ему „инкриминировалась“ оригинальная, впервые в мире созданная система регулирования СПВРД по внутридвигательным параметрам (т.е. то, чем я занимался и на что у меня было 2 личных авторских свидетельства). Мой бывший начальник получил орден Трудового Знамени, В. Смирнов орден Знак Почета. Всем троим было предоставлено право защищаться по совокупности работ. Темы диссертаций прямо или косвенно касались вопросов регулирования тяги СПВРД. Вот так два года спустя я узнал откуда „торчат уши“.

Я ездил в Комитет по изобретениям, в Президиум Совета ВОИР, пробивал выплаты авторам и знаки Изобретатель СССР, подготавливал вместе с Советом ВОИР нашего КБ документы на присвоение званий Зслуженный Изобретатель (Рационализатор) СССР, на присвоение звания Лауреат Премии ВОИР и т.д. Мы ежеквартально подводили итоги по всем подразделениям КБ. За первые три места подразделениям выдавлась премия, которая распределялась по их усмотрению. Была организована Доска Почета лучших изобретателей и рационализаторов. Регулярно выходила газета „Изобретатель“, где была интересная рубрика по истории изобретений. Знаки Изобретатель СССР вручались на общих собраниях соответствующих подразделений. В общем дело пошло. Показатели экономии, количество заявок на изобретения и рацпредложения резко возросло. Наиболее творчески активные ребята подавали заявления на членство в ВОИР. Через год в нашей организации было уже 650 человек самых „отъявленных“ рационализаторов и изобретателей. По нашему министерству КБ занимало первые места по изобретательству и рационализации.

Где-то во второй полoвине 1966 года я был в очередной командировке в Филиале ЦАГИ, на территории которого находилась редакция журнала Техника Воздушного Флота. Я зашел к Главному редактору. Сказал, какую организацию я представляю. Рассказал о конференции, посвященной 100-летию завода. Попросил выделить один номер журнала под ее материалы. Получил отказ. Отдельные номера, сказал Главный редактор, мы выделяем под юбилеи известных самолетных фирм таких как Туполевская, Яковлевскя, Микояна, Сухого, Миля и т.д. Я возразил, сказав, что на страницах журнала нет ракетной тематики и предложил ее открыть нашими материалами. Нашли компромисс: по 5-6 статей публиковать в нескольких номерах.

Я был до предела занят текущей работой и подготовкой к конференции, которая должна состояться в начале 1967 года. Редакционной коллегией были отобраны лучшие работы, которые должны публиковаться в журнале ТВФ и “Трудах КБ „Новатор“. Там были и мои статьи.

И в это время я получаю письмо из Харькова от нашего общего школьного друга Юры Шкарупо, в котором сообщается, что через месяц состоится встреча в Харькове выпускников нашей школы и я должен обязательно приехать.Ты там был и помнишь эту встречу. В Харькове была довольно большая диаспора наших однокашников. На встречу приехали наши выпускники из Москвы, Ленинграда, Перми, Воронежа.

Приехала на встречу и моя первая школьная любовь. Но я поехать не мог.

Написал текст телеграммы и пошел на почту.Телеграфистка прочла. Подняла на меня широко открытые глаза и сказала: “Я никогда в своей жизни не отправляла таких телеграмм. Можно я перепишу для себя?“ В телеграмме было написано:

„Моей юности, моей первой любви, моим дорогим товарищам и друзьям.

Нет, никогда мы не расстанемся!
Пусть много пройдено дорог,
Но молодым тогда останешься,
Коль юность в сердце ты сберег!“

Юра мне рассказал, что телеграмму он зачитал и кто-то из ребят ходил и все время повторял четверостишие.

Встреча однокашников в Харькове, 1967 год. Слева направо: стоят Василий Крикуненко (муж моей родной сестры Нэллочки), моя сестра Нэллочка, сидит Лида Лагутская. Внизу сидят слева направо: Виталий Рубинский (видна голова, правда, умная), Юрий Шкарупо, Самуил Глушанков

Начиная с января 1965 года мне очень часто приходилось взаимодействовать с ФЦАГИ, с его 12-й лабораторией, где решались вопросы по гидродинамике погружения и входа в воду. Особенно часто мне приходилось работать с Олегом Павловичем Шорыгиным, одним из наиболее перспективных учеников Г.В. Логвиновича. Он был моим ровесником. Закончил МФТИ и в 1963 году защитил кандидатскую. Был достойным учеником своего шефа и не терпел, чтобы чьи-либо исследования в области гидромеханики проходили не через 12-ю Лабораторию. Среднего роста, сухощавый, светловолосый, в очках, он был внешне сухим, немногословным. Довольно вспыльчивым. Мог крепко выпить. Но большая умница. Увлекался радиоэлектроникой, мотоциклами, автомобилями. Мог их собрать и разобрать до винтика. Сделать любую деталь и собрать любую электронную схему. Одна из комнат в их пятикомнатной квартире была его мастерской и завалена разными деталями, узлами, приборами, инструментом. Жил он со своей мамой в этой огромной квартире с холлами, коридорами, шкафами, антресолями недалеко от центра Москвы. Его мама, Наталья Владимировна Шорыгина, доктор химических наук, профессор.

О.П. Шорыгин, доктор технических наук, Лауреат Государственной премии, Лауреат премии им. Н.Е. Жуковского, Лауреат премии им.академика А.Д. Надирадзе

Покойный отец Олега — крупнейший химик, академик, генерал-полковник, женился второй раз на своей талантливой ученице. Старший брат от первого брака член-корр, географ. Вот такая интересная семья. Когда я приезжал в ФЦАГИ, мы с Олегом почти всегда спорили и ругались. Он не терпел, когда к нему приезжали с готовыми решениями и предложениями. Тем не менее мы дружили, т.е. были „заклятыми“ друзьями. Я довольно часто бывал у них дома. Иногда оставался ночевать. В выходные дни он увозил меня со своей мамой и друзьями к ним на дачу под Москвой. Олег приезжал на испытания в Феодосию и Севастополь, когда отрабатывались ситемы, которые он курировал и в разработке которых принимал участие. Это касалось не только наших изделий, но и изделий других организаций, в частности, КБМ Макеева, НИИ Теплотехники и др.

В 1966 году, когда я был на испытаниях в Феодосии, встретил группу ребят, которые отрабатывали систему Вихрь-2. Когда разговорились, то выяснилось, что они работают в отделе Васи Солгалова (ты его помнишь, он с нами выпускался), в Арзамасе-16. А годом раньше здесь же в Феодосии я встретил Витю Остапенко (который учился в нашей группе). Он целеустремленно вышагивал своими длинными ногами. Куда-то торопился. Я его окликнул. Мы пообщались несколько минут и он унесся.

В конце года моего начальника отдела П.И. Акиндинова (я выше говорил, что это талнтливый специалист и большая умница) и меня командировали в Москву на совещание, которое было посвящено вопросам разработки военно-морского вооружения у нас и за рубежом.

Организаторами совещания и его инициаторами были Отдел гидродинамики НИИ Механики МГУ (руководитель В.Ф. Шушпанов) и Академия Наук СССР. На этом совещании В.Ф. Шушпанов познакомил нас с капитаном 1-го ранга В. Кузнецовым, который курировал военно-морские вопросы в Академии Наук СССР. Это был высокий, стройный с естественной военной выправкой симпатичный мужчина. Лет на 5-6 старше меня и П.И. Разносторонне эрудированный. Он был сыном знаменитого адмирала Флота Н.Г. Кузнецова, командовавшего перед войной и во время войны Военно-морским Флотом СССР. Все материалы совещания, согласно договоренности, были направлены в наш адрес.

За 4 года, в течение которых я занимался потиволодочными ракетами, мне кое-что удалось понять. Мне стало ясно, что при быстром движении тел по поверхности жидкости, при их проникании сквозь свободную поверхность, при пологом или крутом входе, при движении внутри жидкости в каверне мы имеем дело со свободными границами. С точки зрения математики (или классической аэрогидродинамики), т.к. есть поверхность тела, есть свободная граница, есть какие-то параметры (физические) на этих поверхностях, то это типично краевые задачи. Но дело в том, что сами границы и параметры на них непрерывно меняются и заранее неизвестны. Аналитическое решение таких задач пока не найдено. Поэтому основным источником данных при разработке быстро движущихся в жидкости изделий является эксперимент или, в лучшем случае, полуэмпирические теории. Наиболее полно эти теории были изложены в опубликованной в 1968 году книге Г.В. Логвиновича „Гидродинамика течений со свободными границами“. В этой книге были обобщены его собственные исследования и исследования его учеников.

С рядом исследований я уже был знаком. Они были изложены раннее в «Трудах ЦАГИ». Эти работы, а также “Исследования движения тел в жидкости с большими скоростями“, изложенные в работах В.Ф.Шушпанова, натолкнули меня на решения ряда задач, с которыми сталкиваются разработчики противолодочных ракет. Эти решения были получены благодаря использованию “Принципа независимости расширения каверны“, которые были сформулированы Г.В. Логвиновичем и В.Ф. Шушпановым в их работах. Практически все существующие противолодочные ракеты или отделяемые боевые части, приводняющиеся с большой скоростью, имеют носовую часть, оканчивающуюся диском (или другим кавернообразующим насадком), за которым идет коническая или оживальная поверхность, которая переходит в цилиндрическую. Мне удалось получить аналитические решения, позволяющие определить все геометрические размеры носовых частей будущих изделий, которые обеспечивали их непереворачиваемость при пересечении поверхности жидкости (а такие случаи были), давали оптимальные соотношения между боковыми и осевыми ударными силами при входе в воду и позволяли при выбранных геометрических размерах и весе изделия определить максимально возможную устойчивую глубину погружения в каверне. Решение этих задач повлекло за собой постановку следующих:

  1. Как использовать огромную кинетическую энергию (живую силу), которую имеют ракеты или боевые части в момент приводнения?
    2. Что нужно сделать, чтобы обеспечить неразрушаемость изделия при входе в воду и его дальнейшее устойчивое погружение с большой скоростью?
    3. Каковы должны быть геометрические и весовые соотношения изделия и каковы его формы, при которых оно может пройти на максимальную глубину?
    4. Так как изделие наиболее устойчиво движется (погружается) именно в каверне, каковы способы ее сохранения?

Если удастся ответить на эти вопросы и дать их решение, то это приведет к существенному уменьшению упредительного времени, в результате чего сократися область возможных положений цели и возрастет эффективность поражения.
У меня намечались подходы к решению этих задач, тем более, что в конце 1967 или в начале 1968 года я получил из Комитета по изобретениям два положительных решения на регулируемые кавитаторы, которые позволяли „продлить жизнь“ каверне, а в ней — продлить устойчивое „существование“ изделия при его погружении.

В 1969 году противолодочный комплекс «Вьюга» с ракетой 81Р был принят на вооружение.

ПЛР 81Р

Постепенно у меня начинали вырисовываться контуры моей будущей диссертации.
У меня накапливался статистический материал по разрушаемости приводняющихся изделий. Было ясно, что разрушаемость зависит от уровня осевых и боковых ударных сил и их соотношений. И те и другие зависят (при данной форме головной части) от угла атаки, тангажа и квадрата скорости при встрече с поверхностью жидкости. Все эти параметры носят случайный характер и зависят от технологических, гидрологических, метеорологических и других факторов. Все эти факторы можно учесть в модели движения изделия, начиная с выхода его из торпедного аппарата. Можно для заданных дальностей провести тысячи электронных выстрелов и определить параметры приводнения на горизонтальную поверхность, рассчитать ударные силы и статистически их обработать. Но дело осложнялось тем, что нужно было учесть волнение моря, которое было тоже величиной случайной. Кроме того, волна тоже подставляла свою поверхность случайным образом. А это меняло фактический угол приводнения. Я использовал методы теории вероятностей, разработанные акдемиком В.М. Глушковым. Были разработаны программы, по которым рассчитывались ударные силы для дeсятков тысяч выстрелов, построены гистограммы, по которым удалось получить законы распределения ударных сил и получить вероятности появления сил, опасных с точки зрения разрушения изделий.

В ноябре 1969 года в своем календаре я написал: „Приступаю к написанию диссертации“. Здесь же был набросан план и ориентировочные сроки. Прикинул обьем, обобщил полученные результаты и то,что намечалось получить. Выходило 4 главы.

В мае 1970 года отмечалось 15-летие нашего институтского выпуска. Мне дали отпуск и я прилетел в Харьков, взяв с собой моих девочек, 14-летнюю Леночку и 7-летнюю Наташу, чтобы они могли повидаться с моей мамой и близкими родственниками. Встреча выпускников прошла интересно. Я Леночку взял с собой. Познакомил ее с тобой, с нашими выпускниками, с институтом. А потом мы вместе поехали на ХТЗ, потому что проездом через Харьков на одни сутки остановился Иван Гмыря, который на два года раньше закончил нашу школу. Он уже был капитаном первого ранга и его переводили из ТОФа в Оперативный отдел Северного Флота. И конечно, эту встречу организовал наш общий друг Юрайда (Юра Шкарупо).

Курсант Высшего пехотного Краснознаменного училища Юрий Шкарупо. Ленинград, 1951 год

Юра никогда не расставался с фотоаппаратом. И благодаря ему мы можем увидеть себя в те годы и на этой встрече.

Юрий Шкарупо прицеливается к группе, которая увлеклась воспоминаниями
Встреча в Харькове, май 1970 года. Слева направо: Эна Басин, Ваня Гмыря, Юра Шкарупа, Виталий Рубинский, Зина Крупицкая

Но была еще одна задача, решение которой я не мог найти и которая, как мне казалось, была невыполнимой. Речь идет об аналитическом решении задачи быстрого вертикального погружения плоскосимметричных (например, клин, цилиндр) и осесимметричных (например, конус, сфера) тел. Это позволило бы решить много других прикладных задач и существенно сократить затраты материальных средств и времени при экспериментальной (на моделях) и натурной отработке изделий, движущихся в жидкости, а также дало бы возможность понять процессы, происходящие при входе тел в жидкость и при их движении по поверхности и внутри жидкости. Над решением этой задачи в плоском случае бились в начале 30-х годов в Германии (Вагнер) и в ЦАГИ (Повицкий, Седов, Келдыш). Наиболее простыми являются задачи распределения давлений на поверхности плавающей пластинки при мгновенном приложении силы.

Вагнер и Повицкий попытались решить задачу быстрого погружения клина с очень малыми углами килеватости, заменяя его погружение суперпозицией серии мгновенных ударов по непрерывно расширяющейся пластинке. Эти решения для очень тупых клиньев дали достаточно близкое совпадение с экспериментом. Исходя из этой же идеи, Г.В. Логвинович в конце 50-х, начале 60-х годов получил решения для погружения очень тупых конусов, заменив их погружение непрерывной серией ударов по расширяющемуся диску. При этом Г.В. Логвинович первый учел подпор, т.е. вытеснение жидкости при погружении. Другими словами говоря, он учел, что фактически смоченная поверхность конуса при его погружении больше, чем поверхность, расчитанная по его геометрическому (относительно невозмущенного уровня) погружению. Начальник 12-й Лаборатори ФЦАГИ Лотов аналитически решил задачу для очень малых погружений сферы, используя идеи Г.В. Логвиновича о расширяющемся диске и подпоре.

Я размышлял над этой проблемой дни и ночи. В поезде, в самолете в столовой, в общем, где угодно. До одури. Просмотрел огромное количество работ различных авторов по аэрогидродинамике. Обратил внимание на идею Кармана о том, что если к плавающим телам различной формы приложить мгновенно одинаковую силу, то импульс, передаваемый жидкости, будет одинаков. Однажды мне в руки попала работа Триллинга, выполненная в конце 50-х годов. В ней он аналитически рассчитывал силы, действующие на погружающиеся симметричные тела, заменяя их погруженную часть эллипсоидами. Но он не учитывал очень существенное обстоятельство, а именно — подпор, т.е поднятие жидкости вблизи тела. Именно здесь возникают самые высокие давления, на что обратил внимание Г.В. Логвинович.

И тут мне пришла в голову идея. А что если представить вертикальное погружение плоскосимметричных и осесимметричных тел в виде расширяющихся полуэллипсов и полуэллипсоидов, которые должны удовлетворять определенным условиям эквивалентности.

Этими условиями должны быть: 1. Равенство объемов фактически смоченной поверхности погружающегося тела апроксимирующему эллипсу (в плоском случае) или эллипсоиду (в осесимметричном случае). 2. Фактически смоченная ширина погружающегося тела должна быть равна оси аппроксимирующего эллипса или эллипсоида.

Если рассматривается погружение клина или конуса, то каждому их углу раствора будет соответствовать вполне эквивалентный эллипс или эллипсоид. Причем их оси будут являться функциями времени и углов раствора. Решение задачи должно распространяться до точки, где происходит отрыв струи (по времени и погружению). Для клина и конуса — это будет их основание (для бесконечно высокого клина и конуса отрыв струи произойдет в бесконечности). Для криволинейных поверхностей это будут точки минимального давления, где происходит отрыв струй. Эти точки можно рассчитать или получить экспериментально для наиболее часто встречающихся форм. Чтобы было более понятно привожу рисунки.

Как видно из рисунка, для криволинейных поверхностей угол килеватости будет изменяться в процессе погружения, для клиньев и конусов он остается постоянным.

В предлагаемой модели погружения фактически синтезированы идеи Кармана, Триллинга и Логвиновича. Карман — независимость импульса, передаваемого жидкости от формы плавающего тела, Триллинг — аппроксимация погружающегося тела эллипсоидами, Логвинович — учет подпора (т.е. фактически смоченной поверхности).

Теперь представь себе, что у клина (конуса) угол килеватости будем уменьшать.Тогда начнет возрастать смоченная ширина „С“, которая является большой осью аппроксимирующего эллипса (для конуса — эллипсоида), а его малая полуось начнет уменьшаться. В пределе, когда угол килеватости станет равным нулю, мы получим расширяющуюся пластинку (для конуса — расширяющийся диск) т.к. С=C(t), где t— время. Т.е. в пределе мы выходим на аппроксимацию Вагнера-Повицкого (для клина) и Логвиновича (для конуса).

А теперь — наоборот. Начнем увеличивать угол килеватости. При каком-то (ß) полуось аппроксимирующего эллипса (эллипсоида) станет равной его малой полуоси. Мы получим непрерывно расширяющийся полуцилиндр (для клина) или непрерывно расширяющуюся полусферу (для конуса). При дальнейшем увеличении угла килеватости вертикальная полуось аппроксимирующего эллипса (эллипсоида) станет больше смоченной полуоси и аппроксимирующими телами будут соответственно вытянутый (в направлении погружения) эллипс (для клина) или эллипсоид (для конуса). В пределе мы получим вертикальное погружение бесконечно тонкой пластинки (для клина) и бесконечно тонкой иглы (для конуса). Таким образом, мы приходим к решению задачи обтекания вблизи этих тел, причем это обтекание не тел постоянной формы, а тел, которые в прцессе обтекания расширяются подобно самим себе. Для решения этих задач был привлечен математический аппарат конформных отображений, эллиптические функции, интегральные уравнения. Причем, для решения задач вертикального погружения
тел с криволинейными образующими пришлось разработать графоаналитический метод решения интегральных уравнений. Несмотря на сложный математический аппарат и переходные формулы, были найдены оригинальные свертки, которые позволили получить конечный результат в виде простых формул, по которым можно было рассчитать распределение давлений на смоченных поверхностях, коэффициенты сил, распределение скоростей, величины подпоров во всем диапазоне углов килеватости для клиньев, конусов, цилиндра и сферы. У меня был собран довольно обширный экспериментальный материал по коэффициентам сил для всех рассмотренных мной тел, полученный в исследовательских лабораториях США, Японии, ЦАГИ, Германии и др. Когда я нанес свои расчетные точки на эти экспериментальные графики, то результат оказался ошеломляющим. Все расчетные точки точно легли на экспериментальные графики. Уф-ф! Все!

Всем материалам по диссертации отдел режима присвоил гриф „СС“. Конечно, основные теоретические разработки я мог переписать и держать дома. Но я, глупец, об этом тогда не думал. И сейчас то, что я излагаю, это не столько для тебя, сколько для меня. Что-то пытаюсь восстановить в памяти.

Продолжение
Print Friendly, PDF & Email

6 комментариев для “Энгель Басин: Исповедь конструктора (письмо другу). Продолжение

  1. Самуил
    Если автору удаётся показать работу мысли, показать сложность проблемы и красоту решения, то его задача выполнена и текст интересен. По крайней мере для меня, но уверен, что не только для меня
    ====
    Короче — найти ту самую золотую середину, не скатываясь в откровенную похвальбу и демонстрацию плакатов к защите.
    Так или нет?

  2. Я полагаю, что огромному большинству читателей проблемы, решаемые автором, не понятны. Не следовало бы поместить материал в каком-либо техническом журнале.
    Во-первых, позвольте сделать техническое уточнение: в Вашей редакции предложение должно быть вопросительным, а то непонятно.
    Давайте уточним. Основное содержание заметок составляет не глубинная сущность технических проблем, действительно огромному большинству читателей непонятных, а то, что что Борис Черток вынес в название своей книги: Ракеты и люди. Не будем забывать также, что Письмо первоначально адресовалось д.т.н., профессору, одному из руководителей фирмы Косберга.
    Что касается публикаций, то все они есть, но остались в секретных журналах по тематикам танки,ракеты, торпеды.
    С моей точки зрения Энгель Басин — инженер уникального дарования. Я рекомендовал автору другое название: Четыре диссертации о трёх стихиях. Он не согласился — из скромности. Этот материал не о времяпровождении в курилках и соблазнении колежанок, а о напряжённой работе, другое дело, что на пользу Империи зла. Так уж получилось, и не только у Басина.

  3. Я полагаю, что огромному большинству читателей проблемы, решаемые автором, не понятны. Не следовало бы поместить материал в каком-либо техническом журнале.

  4. Замечательные воспоминания, замечательный автор. Но самое главное, что видно из его текста, он был счастлив заниматься любимым делом, общаться с замечательными и талантливыми коллегами, каждый из которых, понятно, был со своим характером. Ни в одного из них автор не бросает камень, а подчеркивает его сильные стороны. Это редкое человеческое свойство — быть благодарным жизни и своему окружению. Спасибо Вам!

  5. Я предлагаю тем коллегам и читателям портала, которые в своём образовании имеют инженерную составляющую отставить в сторону на время чтения всякого рода литературные, идеологические и прочие претензии и вопросы и оценить то с какого класса специалистом, инженером мы имеем дело.
    Редкое явление!
    Всегда с особым уважением относился к харьковской инженерной школе и жизнь периодически подбрасывает мне подтверждение моей позиции.
    Жаль, что такой талант, такие знания, помноженные на настойчивость в достижении цели, были поставлены на службу такому государству.
    «Все мы становимся умными на лестничной площадке.»
    Спасибо.
    М.Ф.

    1. Я вынужден еще раз обратиться к воспоминаниям Э. Басина, хотя считаю, что и в своем первом отзыве в достаточном для этого случая объеме указал на недостатки стиля и обратил внимание коллег с техническим образованием на уникальность этой публикации.
      К сожалению некоторые рецензенты не пожелали или не смогли увидеть и выделить в этой работе самое ценное и главное.
      Из Ф. Ницше (по памяти!):
      «…люди часто судят о том, чего делать не умеют и критикуют тех, до уровня которых не дотянутся никогда»
      Если даже обратиться только к части воспоминаний о, например, Люльеве (ученый и организатор промышленности масштаба Туполева, Кристи, Митчела, Котина и т.д.), материалу, написанному участником событий, сотрудником, очевидцем, то это делает публикацию особо ценной и выгодно отличает её от набора сведений, почерпнутых из бездонных ресурсов Интернета, обернутых в лакированную обёртку выплескиваемых порой на нас со страниц печати.
      Мне кажется, следует понимать, что автор воспоминаний – человек настолько увлеченный своим делом, своей специальностью, что ему трудно представить, что рядом есть еще другая жизнь с другими проблемами и задачами.
      Возможно следовало часть воспоминаний, касающуюся специфических инженерных вопросов выделить другим шрифтом, или снабдить грифом «Для интересующихся», дабы предоставить рядовому читателю возможноть пропустить неинтересную ему часть записок.

      М.Ф.

Добавить комментарий для Анатолий Зелигер Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Арифметическая Капча - решите задачу *Достигнут лимит времени. Пожалуйста, введите CAPTCHA снова.