СУДОСТРОЕНИЕ
МАГНИТНЫЕ МОДЕЛИ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК А. А. Постнов (ЦКБ «Лазурит») удк 623.827(091)
В период между двумя мировыми войнами в германском военно-морском флоте были разработаны и приняты на вооружение новые образцы мин и торпед с комбинированными неконтактными взрывателями с магнитными и магнитно-индукционными каналами, реагирующими на величину напряженности магнитного поля или на ее изменения во времени. Магнитные мины становились серьезной угрозой на море. Поэтому в 30-е годы в СССР, Великобритании, США и других странах начались научно-исследовательские работы по поиску средств противодействия новому виду оружия.
Стараясь решить проблему борьбы с магнитными минами, советские ученые пошли по пути размагничивания кораблей, тем более, что в России имелся уже определенный опыт работ в этом направлении.
Ученый и моряк И. П. Белавенц еще в 1863 г. пришел к мысли о возможности изучения магнитных полей кораблей на магнитных моделях (для учета влияния судовой намагниченности на магнитный компас). Под его руководством была построена первая в мире магнитная модель монитора [1].
Очень энергично шло изучение судового намагничивания в период 1920— 1924 гг. В Англии и Германии, исследуя изменения магнитного поля вблизи кораблей всех типов, главным образом подводных лодок, стремились повысить эффективность средств обнаружения кораблей по методу «петли» (по дну охраняемой акватории прокладывался кабель в виде петли 300 ярдов (270 м) длиной и 25 ярдов (22,5 м) шириной). Проходящий мимо корабль генерировал напряжение в «петле», которое отклоняло стрелки гальванометра на пульте управления в центре наблюдения на берегу [2].
В 1936 г. известная группа А. П. Александрова в Ленинградском физико-техническом институте начала исследования по размагничиванию кораблей, которые в следующем году были продолжены на магнитной модели, представляющей собой вытянутый пятиугольный короб длиной около 1,5 м, изготовленный из стального листа толщиной 5 мм [1].
Первой магнитной моделью в исследовательской лаборатории Британского Адмиралтейства была модель крейсера «Curagoа», которую в масштабе 1 : 48 построили в конце 1937 г. Для ее изготовления использовали мягкую сталь. Листы корпуса модели крепились на медную обшивку; надстройка, палуба и все внутренние конструкции выполнялись съемными... Модель предназначалась для изучения магнитных составляющих в различных условиях [3].
Чертежи первой магнитной модели подводной лодки в СССР были разработаны
(ЦКБ МТ «Рубин») для проекта 613, затем создали магнитную модель первой атомной подводной лодки пр. 627. В 1958—1961 гг. разработали чертежи магнитной модели дизель-электрической подводной лодки пр. 633 (ЦКБ «Лазурит»), по которым на Ленинградском Адмиралтейском объединении построили две модели, и обе испытывались в Магнитной лаборатории АН СССР (директор — докт. физ.-мат. наук проф. Е. И. Кондорский).
В 1964 г. в том же конструкторском бюро были разработаны чертежи магнитной модели атомной подводной лодки пр. 670. Тогда в той или иной степени магнитными моделями кораблей занимались ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова, 1-й ЦНИИ ВК МО СССР, Военно-морская академия кораблестроения и вооружения, ЦНИИ МФ СССР, Николаевский кораблестроительный институт, Магнитная лаборатория АН СССР и конструкторские бюро судостроительной промышленности.
В 1950—1958 гг. в ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова (начальник отделения Е. П. Лапицкий) выполнялись специальные работы по теоретическим и экспериментальным вопросам магнитного моделирования с выпуском временных методик по проектированию и изготовлению магнитных моделей надводных кораблей и подводных лодок. Вопросам магнитного моделирования посвящались научно-исследовательские работы Магнитной лаборатории АН СССР.
На магнитных моделях подводных лодок определялись: составляющие магнитного поля корабля и их изменения во времени; трассы прокладки и характеристики обмоток размагничивающих устройств (РУ); режимы обработок при безобмоточном размагничивании; характеристики дальнего магнитного поля подводной лодки; характеристики переменного магнитного поля, возникающего при качке в магнитном поле Земли, и параметры обмоток РУ, необходимых для компенсации переменного магнитного поля, и т. д.
Хотя к тому времени были решены теоретические вопросы магнитного моделирова-
военное К0РАБЛ1СТР01НИ1
СУДОСТРОЕНИЕ 3'1WV
Чертежи первой магнитной модели были разработаны для подводных лодок пр. 613
ния и определены критерии подобия [4], практические вопросы проектирования и строительства магнитных моделей, в частности, подводных лодок, ставили весьма непростые задачи. Даже соблюдение условий геометрического подобия (а масштаб моделирования определялся размерами измерительного стенда магнитной лаборатории) при одинаковом корпусном материале ставило неординарные производственные задачи. Например, действующие технические условия на поставку корабельной стали (СХЛ-4, МС-1, типа АК) не предусматривали изготовления листов малых толщин (0,5 ... 3 мм). Их приходилось получать дополнительной прокаткой на тонколистовых станах, предназначенных для более мягких сталей, например, на Ленинградском заводе «Металлист» и на тонколистовом стане кровельного железа завода «Красное Сормово». Какие-либо технологические инструкции по
такому процессу отсутствовали, и листы, полученные в процессе прокатки, параллельно исследовались на механические и физические характеристики, отрабатывались условия их термообработки, например, на «Красном Сормове» при участии специалистов заводской лаборатории и ЦНИИ КМ «Прометей». Начальная магнитная проницаемость вновь прокатанных листов определялась во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д. И. Менделеева (на кольцевых образцах).
С теоретической точки зрения для магнитного подобия требовалось соблюдать в масштабе равенство магнитных масс корабля и модели, т. е.
т3 ^кЧ = М'т ^ ,
где Цк и Цт — начальная магнитная проницаемость материала корабля и модели; Mk и Mm — ферромаг-
нитная масса корабля и модели; m — масштаб моделирования.
Трудности в соблюдении этого равенства возникали особенно при моделировании корабельных внутри-корпусных механизмов и оборудования, которые содержали десятки, порой сотни деталей из различных марок сталей, следовательно, и с различными начальными магнитными проницаемостями. В этом случае, оставаясь в разумных рамках трудоемкости расчетных работ, порой начальную магнитную проницаемость моделируемой конструкции принимали как средневзвешенную величину всех ее деталей. Сложно сказать, какую погрешность моделирования вносила такая методика, тем не менее, ферромагнитная масса магнитной модели подводной лодки пр. 670, например, равнялась 5629 кг, а натурного корабля с учетом масштаба моделирования (1 : 12,5) — 5637 кг.
По магнитным моделям удавалось довольно удачно выбирать трассы и параметры обмотки размагничивающего устройства или определять требования по безобмоточной обработке (погрешность в пределах 15—30%).
С появлением и широким распространением средств электронно-вычислительной техники появилась принципиальная возможность расчета магнитных полей корабля как с привлечением метода конечных разностей, так и аппарата интегральных уравнений, обеспечивающая определение магнитных составляющих с погрешностью, сопоставимой с погрешностью магнитного моделирования [5].
Литература
1. Ткаченко Б. А. История размагничивания кораблей советского Военно-Морского Флота. Л.: Наука, 1981.
2. Келли Г. У Исторический обзор работ по размагничиванию кораблей, проведенных с начала кампании по борьбе с немецкими минами/Пер. с англ. ЦВМБ, 1948.
3. Gossage R. J. The Journal of Institution of electrica! Enginears. 1946. Vol. 98. Part 1, N 70. October. P. 447—452.
4. Кирко И. М. Физическое подобие и аналогия намагничивания ферромагнитных тел. Изд. АН ЛитССР, 1953.
5. Краснов И. П. О расчете магнитного поля судна//Труды Международной конференции по судостроению. Судовая электродинамика, магнетизм и гидрофизика. СПб., 1994.
С. 11—15.
Атомная подводная лодка пр. 670
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.