Создание сверхманёвренного обитаемого подводного аппарата ОСА-3-600

Просмотров: 286
Подводный аппарат ОСА-3-600

В 1976 г. в СССР был создан уникальный обитаемый сверхманёвренный подводный аппарат ОСА-3-600. Инициаторами его создания были советские инженеры В.П. Шматок, В.В. Соколов и В.Н. Одинцов. Еще будучи курсантами Военно-морского инженерного училища в начале 1950-х гг. они разработали проект подводной лодки с крыльчатыми движителями, получивший название «ШОС» (по первым буквам фамилий). А уже став офицерами-подводниками они сумели построить и в 1959 г. успешно испытать одноместную действующую модель пл «ШОС».

В последующем, В.П. Шматок, В.В. Соколов и В.Н. Одинцов продолжили службу на флоте. Только перешли в Аварийно-испытательный отдел НИИ ВМФ, возглавляемого известным подводником, Героем Советского Союза, контр-адмиралом Н.А. Луниным. Через некоторое время В.П. Шматок и В.Н. Одинцов уволились из Вооруженных сил и стали трудиться в гражданских организациях.

Одноместная действующая модель пл "ШОС"

Одноместная действующая модель пл «ШОС»

К 1967 г. у них возникла идея продолжить начатое — в проекте научно-исследовательского, динамически стабилизированного, обитаемого подводного аппарата, чья подвижность и маневренность обеспечивались бы несколькими крыльчатыми движителями. Понятно, он представлял собой сложнейшее изделие, при создании которого нашли бы применение новейшие достижения науки, инженерии и технологии. В частности, судо- и авиастроения, автоматики, робототехники, телевидения. А также ракетные технологии, системы жизнеобеспечения. И все это предстояло воплотить в небольшом аппарате, который, впрочем, мог бы послужить прототипом более крупных и «серьёзных». Было ясно, что с такой задачей не справятся ни изобретатель-одиночка, ни группа энтузиастов. Нужна солидная организация.

ОСА-3-600

ОСА-3-600

Виктор Шматок тогда работал заместителем директора объединения «Автоматика» по производству, а в 1968 г. участвовал в организации треста «Центравтоматика», помогая его управляющему Ю.В. Корчагину — кстати, бывшему моряку-пограничнику. У треста было несколько арендуемых, но не используемых помещений в подвалах старых, добротных домов на Арбате. В.П. Шматок с К.Г. Пожаровым начали с того, что образовали при тресте монтажно-наладочный участок. Теперь предстояло найти заказчика на будущие аппараты. После долгих переговоров с разными учреждениями им стал Институт океанологии АН СССР (ИОАН), а его директор А.С. Монин поддержал замысел трехместного аппарата ОСА-3-600 (последняя цифра — наибольшая глубина погружения).

Теперь следовало набрать специалистов. Писать в соответствующие инстанции и предприятия и обивать в них пороги не стали, а просто расклеили объявления о приеме на работу близ организаций, занимавшихся авиационными и ракетными делами, приборостроением, телевидением, гидроакустикой, радиолокацией и кораблестроением. Вскоре штаты не только были сформировали, но и появилась очередь нужных инженеров.

Затем была составлена первоначальная схема аппарата. Поскольку ему предстояло перемещаться под водой по горизонтали, обводы корпуса выполнили в виде сплюснутого эллипса, чтобы уменьшить сопротивление воды. Наверх выступали небольшая рубка и верхняя часть сферического корпуса, с противоположной стороны — нижняя и опора-блок. Как позже показали испытания, «осу» не заливало при волнении 5 — 6 баллов, а при четырех — качка не превышала 4 — 6°. Определили состав научного оборудования, отсюда получили размеры прочного корпуса.

Макетированием занимались в обустроенном подвале арбатского дома под руководством Ф.Г. Дмитровой. Мало кто знал, что Фаня — родная дочь Ван Мина, возглавлявшего компартию Китая до Мао Цзедуна, и приёмная — генерального секретаря Болгарской компартии Георгия Димитрова.

В 1968 г. руководство ИОАН добилось решения президиума АН СССР образовать в СКВ Института земного магнетизма и радиации (ИЗМИРАН) отдел подводной техники со штатом из 20 человек. Возглавил его Виктор Шматок. Параллельно прорабатывался вариант и 2-х местного аппарата «ОСА-2-600».

И вот эскизный проект был готов. Стали нужны средства на приобретение оборудования для изготовления узлов, механизмов и крыльчатых движителей, а засомневавшееся в успехе дела руководство ИОАН и ИЗМИРАН не спешило выделять их. Не помогло и появившееся в конце 1969 г. решение Госкомитета по науке и технике Совета министров СССР создать при ИОАН отдел подводной техники — финансов от этого больше не стало.

Пришлось обратиться к заместителю министра рыбного хозяйства С.А. Студенецкому, с которым В.П. Шматок был знаком с 1961 г. по работе в «АтлантНИРО». Он согласился устроить в своем ведомстве организацию, которая занималась бы подводными исследовательскими аппаратами, в том числе «осой». В результате в 1970 г. в Москве появилось отделение ленинградского Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института «Гипрорыбфлот», в чем есть несомненная заслуга министра рыбного хозяйства А.А. Ишкова и его заместителей В.М. Каменцева и Н.К. Упорова. В следующем году программу создания обитаемого подводного аппарата одобрили, обеспечили финансирование, отделению предоставили опять же арбатские подвальные помещения площадью 3500 м2, где можно было разместить 200 сотрудников и наладить опытное производство и испытательный отдел со стендами. Минрыбхоз предпочел 3-х местный вариант аппарата — ОСА-3-600.

Гидронавты у аппарата «ОСА-3-600» на борту рыбопромысловой базы «Иван Федоров»: слева направо - Моргунов, Нечипоренко, Большов, Львов, Громов, Дохно, Дмитриев, Сымон, Киселев, Токовенко. Балтийское море, 1976 г.

Гидронавты у аппарата «ОСА-3-600» на борту рыбопромысловой базы «Иван Федоров»: слева направо — Моргунов, Нечипоренко, Большов, Львов, Громов, Дохно, Дмитриев, Сымон, Киселев, Токовенко. Балтийское море, 1976 г.

По техническому заданию на Адмиралтейском заводе в Ленинграде сконструировали и сделали два сферических стальных прочных корпуса диаметром 2200 мм для ОСА-2-600 и так же два, диаметром 2300 мм, для ОСА-3-600. Большую помощь при этом оказал главный инженер завода В.В. Пэдурэ.

На арендованной у Моссовета площадке в 0.55 га, на берегу реки Сетуни у Мосфильмовской улицы, построили гаражи, цеха, помещение для стапеля, получили двухосные плавающие автомобили БАВ (ЗИС-485) грузоподъемностью 3.5 т, катера, передвижные мастерские и электростанции. Здесь опробовали системы управления, навигации, наблюдения, связи, поворотные телекамеры, гидролокаторы, блоки научной аппаратуры.

Плавучий испытательный стенд спускается в море

Плавучий испытательный стенд спускается в море

Но тут возникла очередная неприятность: у отделения не было расчетного счета. Значит, его следовало преобразовать в самостоятельное предприятие, но для этого требовалось распоряжение Совета министров. Пустив в ход уговоры, подарки, услуги и обаяние – сумели добиться желаемого. Правда, не переставали досаждать представители района, народного контроля, пожарной и санитарной служб, газета «Московская правда» настаивали на ликвидации отделения, мотивируя это тем, что в столице нет моря, что создана научная организация была без разрешения и что не дело Минрыбхоза заниматься подводной техникой… Но всё обошлось.

Продувки моделей в аэродинамической трубе и буксировки в опытовом бассейне позволили уточнить характеристики при горизонтальном и вертикальном перемещениях в разных условиях. Были проверены системы управления с датчиками положения аппарата в пространстве и крыльчатые движители. Испытана навигационная аппаратура с вычислителем, который непрерывно определял место «осы» относительно сторон света и показывал его на автопланшете с координатной сеткой вместе с судном-базой и объектом исследования и обеспечивал возвращение.

В систему наблюдения и связи входили подводное телевидение кругового обзора с перископами, гидролокатор с дальностью действия 600 м и разрешающей способностью 1 м с отображением информации на индикаторе и самописце, эхоглубиномер, эхолокатор, определяющий расстояние до грунта и подводных преград с точностью до 10 см. От них сигналы поступали в автономное устройство, останавливавшее «осу» на заданном расстоянии от этих препятствий.

Натурные испытания автоматической системы управления и стабилизации проводилось в 1971 г. на автомобилях-амфибиях БАВ на Белом озере в Рязанской области с на редкость прозрачной водой и глубинами до 70 — 80 м. На таком же плавающем стенде проверяли и другие приборы и механизмы или их модели.

Плавучий аналог ОСА-3-600. Натурные испытания крыльчатых движителей и автоматической системы управления и стабилизации - два движителя подвешены к бортам амфибии БАВ. Черное море, Большой Утриш, 1972 г.

Плавучий аналог ОСА-3-600. Натурные испытания крыльчатых движителей и автоматической системы управления и стабилизации — два движителя подвешены к бортам амфибии БАВ. Черное море, Большой Утриш, 1972 г.

Крыльчатые движители и управление ими «обкатывали» в 1972 г. на Черном море, в бухте Большой Утриш на БАВе, поставив на нем два таких движителя, электро- и гидронасосные станции, аккумуляторную батарею, испытательное оборудование с самописцами. На БАВе в 1973 г. у Севастополя, на полигоне полка морской пехоты, проверяли в море навигационное оснащение.

Очень удачным оказался выбор БАВ на роль самостоятельной плавающей лаборатории. Всё готовили в ангаре или под навесом, затем он съезжал на воду, выполнял программу, возвращался на берег, при этом обходились без ненужных перегрузок оборудования и техники.

После окончания технического проекта можно было приступать к строительству аппарата. Для его испытаний Минрыбхоз выделил плавучую ремонтную мастерскую ПМ-408 вместимостью 750 т с 16 цехами, от литейного до радиотехнического, и с 30 местами для рабочих и каютами для экипажа.

Часть флота московского отделения «Гипрорыбфлот» - плавучие мастерские ПРМ-557 (сзади) и ПМ-408

Часть флота московского отделения «Гипрорыбфлот» — плавучие мастерские ПРМ-557 (сзади) и ПМ-408

Сотрудники отделение Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института «Гипрорыбфлот» А.И. Королев и В.И. Копцов разыскали в ДОСААФ железобетонную плавбазу ПРМ-557 (4500 т), некогда построенную в ГДР по заказу Минрыбхоза для переработки в море каспийской кильки. Её переоборудовали в научно-исследовательский центр, устроив опытное производство: в трюмах — склады и станки, на верхней палубе — стапели для сборки подводных аппаратов, монтажные и слесарные механизмы, а на жилой — лаборатории, испытательный блок, конструкторский отдел и жилье для 150 человек. Обе мастерские оборудовали отоплением и дизельными электростанциями и поставили в Химкинском водохранилище. Необходимое подвозили водой, на БАВах, а часть московских подвалов была освобождена.ОСА-3-600

В отработке «осы» сильно помог видный специалист по крыльчатым движителям О.В. Рождественский из ЦНИИ имени А.Н. Крылова. Профессор московского авиационного института В.П. Морозкин занимался энергетическим оборудованием, работающим в изолирующей от воды жидкости. В отличие от швейцарского покорителя глубин О. Пикара, применявшего для изоляции погруженных электромоторов трансформаторное масло, Морозкин считал, что оно обладает избыточной электроизоляцией, и предлагал керосин — жидкость с более высокой теплопроводностью и моющими свойствами.

Е.П. Попов, член-корреспондент АН СССР, руководитель кафедры «Автоматические системы и робототехника» Московского высшего технического училища имени Н.Э. Баумана, и сотрудники кафедры В.А. Челышев и В.В. Вельтищев совершенствовали электрогидравлический манипулятор для ОСА-3-600, не имевший тогда равных в мире.

ОСА-3-600

Тем временем Минрыбхоз решил передать «осы» в «Югрыбпромразведку», где для них уже готовили базу.

Сборочно-испытательная база была организована в поселке Большой бор Выборгского района Ленинградской области.

Был организован отряд акванавтов во главе с М.В. Львовым, которые проходили подготовку одновременно с работами над «осой». Все они были добровольцы, имели высшее образование, участвовали в разработке механизмов, узлов, приборов и комплексов, могли их разбирать и собирать, понятно, чинить. Аппарат «разделили» на 9 частей, и каждую опекала группа акванавтов, в свою очередь, разбитых на экипажи из командира, механика и исследователя и проходивших специальную физическую и водолазную подготовку с погружениями до 60 м.

Аппарат собрали в Большом бору на береговой базе с пирсом, ангаром, производственными помещениями, складами, БАВами и катерами, столовой, баней, финскими домиками и общежитием на 50 — 60 человек. Здесь же «осу» доводили, и здесь же работала государственная комиссия.

Заключительные испытания в 1976 г. проводили с борта рыбопромысловой базы «Иван Федоров» (24 тыс. т) в бухте Дальняя Финского залива под руководством Н.В. Кудрина, капитана 2-го ранга запаса. Там нашли два подходящих полигона с глубинами 10 — 12 и 24 — 28 м, аппарат ОСА-3-600 водил на них буксир «Руслан». В ноябре этот аппарат доставили на другой полигон, в 60 милях от Лиепаи, где он произвел контрольное погружение на 180 м и зачетное — на 220 м. За ними наблюдали члены государственной комиссии, состоявшей из представителей ВМФ, конструкторского бюро «Малахит», ВНИРО, ЦНИИ имени А.Н. Крылова, АН СССР, Министерств рыбного хозяйства и здравоохранения.

Рабочее место командира в левом кресле. На левом подлокотнике — рукоятка управления движением, на правом—рукоятка управления стабилизацией

Рабочее место командира в левом кресле. На левом подлокотнике — рукоятка управления движением, на правом—рукоятка управления стабилизацией

ОСА-3-600 представлял собой динамически стабилизированный аппарат с 6 степенями свободы, рассчитанный на научные и другие виды работ на глубинах до 600 м.

В его прочном корпусе устроили трансформируемые кресла для экипажа и лежак, разместили постоянное оборудование. В него входили две кинокамеры, фотоаппарат, системы телеметрии, измерения скорости, забортного давления, температуры, электропроводности и концентрации в кабине озона, кислорода и углекислоты.

Приборная доска аппарата ОСА-3-600

Приборная доска аппарата ОСА-3-600

В 20 мм от стальной обшивки прочного корпуса проложили утепляющий и декоративный слой перфорированных пластмассовых шестигранников. Выдыхаемый теплый и влажный воздух проходил через них к холодному корпусу, конденсировался. Вода стекала в специальную емкость, и охлажденный и очищенный воздух возвращался в кабину. При необходимости экипаж включал электронагреватель.

Автоматизированная система управления состояла из контура стабилизации аппарата по крену, дифференту и глубине и контура движения вперед, назад, лагом и с любыми углами крена и дифферента. В неё входили датчики углов поворота, угловых и линейных скоростей, ускорений, изменения глубины, преобразующее устройство и каналы усиления сигналов.

Командир рукоятками стабилизации устанавливал крен и дифферент; рукоятками движения — назначал скорость в любом направлении и менял глубину погружения.

Перед первым погружением, слева направо: В.Л. Громов, М.В. Львов и О.А. Моргунов

Перед первым погружением, слева направо: В.Л. Громов, М.В. Львов и О.А. Моргунов

Круговой обзор обеспечивали перископы с телекамерами, связанные с тремя видеоконтрольными устройствами, и 12 забортных подводных светильников. Связь с берегом и судном-базой осуществлялась по средне- и ультракоротковолновым радиостанциям, двум аппаратам звукоподводной связи, работавшим на разных частотах.

В наружное, дистанционно управляемое, сменное оборудование входили:

— электрогидравлический манипулятор, имевший «вылет» 1.5 м и грузоподъемность 20 кг и снабженный набором инструментов;

— боксы для сбора образцов;

— 6 батометров Сорокина;

— проточные барометры — 15 однолитровых и 5 пятилитровых;

— насосная станция.

Кроме них, можно было монтировать трал, драгу, планктонособиратель, геологическое и прочее оснащение, устанавливаемое в зависимости от программы работ.

В междубортном пространстве, на фланцах прочного корпуса, на взаимоперпендикулярных осях, размещались 4 герметичных цилиндрических отсека из алюминиево-магниевого сплава с агрегатированными крыльчатыми движителями диаметром по 500 мм и лопастями длиной по 350 мм, с 20-сильными гидравлическими приводами. Отсеки были заполнены авиационным керосином Т-2 и снабжены компенсаторами наружного давления. Керосин охлаждал электрические и гидравлические агрегаты (его теплопроводность в 20 раз больше, чем у воздуха) и смывал оседавшую на дне отсеков металлическую пыль.

В носовых и кормовых отсеках разместили телекамеры с приводами, выдвижные поворотные гидролокаторы, работавшие в режимах кругового и секторного обзора, и гидронасос уравнительной системы.

Четыре стеклопластиковые цистерны главного балласта емкостью по 400 л (у каждой — по два клапана вентиляции и аварийная заглушка) покоились на амортизаторах в движительных отсеках.

К ферменной опоре крепились контейнеры с 12 группами аккумуляторных батарей, еще две находились внутри прочного корпуса.

Безопасность аппарата обеспечивали прочный корпус без сальниковых вводов и сквозных трубопроводов, дублирование электрических и гидравлических систем, наличие запасных ручных приводов. Контрольное устройство реагировало на появление дыма, концентрацию углекислоты, опасное приближение к грунту и предельной глубине и ошибки командира. При пожаре или потере плавучести автоматически сбрасывалась часть аккумуляторных батарей, продувались цистерны главного балласта, крыльчатые движители перекладывались на всплытие на форсаже, звукоподводная связь начинала подавать сигналы бедствия, то же делал радиопередатчик, для чего на поверхности поднималась антенна. Также включался хорошо заметный издали проблесковый огонь. Была внедрена система затопления кабины, чтобы сравнять давление аварийного, упавшего на дно, аппарата с наружным — в этом случае акванавты в спасательном снаряжении должны были самостоятельно всплыть с глубин до 100 м, забраться в шлюпку со специальными костюмами, радиостанцией и трехсуточным запасом пресной воды и пищи.

Главный конструктор аппарата В.П. Шматок (справа) утверждает задание на первое погружение командиру отряда акванавтов М.В. Львову

Главный конструктор аппарата В.П. Шматок (справа) утверждает задание на первое погружение командиру отряда акванавтов М.В. Львову

Испытания показали, что аппарат ОСА-3-600, в котором внедрили 18 изобретений, устойчив в надводном и подводном положениях, легко и быстро разворачивается и маневрирует по вертикали, отклоняется от курса не более, чем на 1° и, подобно вертолету, способен перемещаться по любой траектории. Построили два таких аппарата, один отправили на юг, другой — на Дальний Восток. В то время аналогов у них не существовало.

Литература:

1. Техника-молодёжи, № 1, 2001

2. Техника-молодёжи, № 8, 2001

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий


Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru