Ещё раз о трении

Шёл третий год войны. Фронтовики требовали от конструкторов танки, которые на равных могли сражаться с Т-V «Пантера» и Т-VI «Тигр». В КБ Жозефа Яковлевича Котина полным ходом шли испытания тяжёлого танка ИС-2, который по всем параметрам превосходил знаменитые «Тигры» и «Пантеры». Последним пунктом испытаний значился пробег танка при максимальной мощности двигателя в тяжёлых дорожных условиях. А погода подкачала. Нет, с точки зрения нормального человека погода стояла в конце октября 1943 г. отличная. Осенняя распутица позади, землю подморозило, а сверху припорошило снежком. Но для испытаний требовалось другое. Если бы танк глубоко опустился ходовой частью в грязь или, на худой конец, в толщу снега, лучшего и желать было бы нельзя. Слабый грунт, снег забивает двигатель, танк корпусом прокладывает дорогу. Сопротивление движению тут огромно, двигатель, работая на низшей передаче, расходует почти всю мощность. На все детали ложится максимальная нагрузка.

Но где взять такую трассу? Испытатель танка инженер-полковник Е.А.Кульчицкий получил от заместителя главного конструктора А.С.Ермолаева совет: «Придётся тебе, Евгений Александрович, давать путёвку в жизнь ИС-2 без этих испытаний. В порядке, так сказать, исключения. Подпишешь документ, и вся работа. Сам видишь, какая погода. Совсем не испытательская». Выслушав эту реплику, Кульчицкий вежливо попрощался и раньше времени ушёл в гостиницу, чтобы там в тишине подумать, чем же можно заменить отсутствующую трассу. И придумал. Шум в КБ стоял до «потолка». Где это видано, чтобы к танку цеплять старый броневой корпус и волочить его по полигону?

Все руководители КБ были против. А.С.Ермолаев с обидой заявил, не соглашаясь на эксперимент: «Изуродуешь наш танк – вот и всё твоё испытание». Масла в огонь подлил специалист по дизелям И.Я.Трашутин. Необычайно сухо и официально он заявил Кульчицкому: «Я не просто удивлён, а возмущён – да, да, именно возмущён затеей с вашей „волокушей”. Двигатель при „волокуше” на танке будет работать в ужасных условиях. Никто таких испытаний не проводил. И не испытания это вовсе, а техническое „варварство”!» Ж.Я.Котин дипломатично промолчал, а директор завода пообещал пожаловаться в ЦК ВКП(б).

Конфликт грозил выйти за рамки приличия. За разрешением спора обратились к министру В.А.Малышеву. Выслушав доводы директора завода и испытателя, Вячеслав Александрович попросил передать трубку Кульчицкому: «Евгений Александрович, что это ты опять с директором споришь? Не изуродуешь новый танк своей волокушей?» Кульчицкий ответил: «За сохранность ИС-2 ручаюсь, хотя в мировой практике танкостроения такой эксперимент никто не проводил».

Министр разрешил испытания. Испытания прошли удачно и показали полную надёжность двигателя в тяжёлых дорожных условиях. ИС-2 пошёл на фронт. На испытаниях зрители стали свидетелями забавного эпизода. А.С.Ермолаев всё-таки выторговал себе право сидеть в «волокуше» и оттуда наблюдать, чтобы не изуродовали танк. Всё шло нормально, но неожиданно из старого корпуса повалил пар, а потом из него с ловкостью циркового акробата выскочил и сам Афанасий Семёнович. Оказалось, что от трения о землю корпус нагрелся, лёд на дне расплавился и превратился в горячую воду.

Вопросы. В каких ситуациях при движении танка (автомобиля) сила трения особенно велика? Как увеличить силу трения? Что испытывалось в столь жёстких условиях? Что произошло с корпусом при движении? Почему лёд превратился в горячую воду?

Добавление. В отличие от КВ-1 и КВ-2 ИС-2 не имел поломок двигателя и коробки передач по вине КБ и завода.

Инерция

Перед войной широко применялись танки БТ. Скоростная, хорошо вооружённая и неплохо защищённая машина полюбилась танкистам. Но вначале БТ пришлось «лечить» от детских болезней. В 1936 г. на испытательном полигоне готовился показ бронетанковой техники правительственной комиссии. Но из одной части поступило сообщение, что на танке БТ-7 (лучшем из семейства БТ) сорвало погон крепления башни, когда танк преодолевал препятствия. В часть приехали представители завода и обвинили танкистов в небрежном отношении к технике: не были подтянуты крепления, возник люфт, и от резкого изменения нагрузки крепление башни не выдержало. В конфликт вмешались работники полигона. Была выдвинута версия, что крепление башни изначально было слабым. Глава бригады испытателей Е.А.Кульчицкий решил: пусть танк на полном ходу (60 км/ч) врежется в массивный бетонный блок – машина мгновенно остановится, и сила инерции проверит крепление башни. Испытание сложное и опасное. Кульчицкий с техниками стал готовить танк: сняли в боевом отделении сиденья экипажа с кронштейнами, настоящие снаряды заменили макетами, броню перед ним заложили мешками с ватой, а поверх бросили кошму. Водителя решили одеть в зимнее: полушубок, шапку-ушанку, ватные штаны, валенки. А кошма и хлопковая вата должны были уберечь в первую очередь голову, руки и ноги от ушибов. К сиденью водителя хотели пристегнуть ремнём с авиационным замком.

Кульчицкий объясняет задачу испытателям, а сам внимательно следит за ними. В глазах капитана Н.К.Носика зажглись огоньки. Кульчицкий объявил: «Испытание проведёт Носик!» Досконально объяснил капитану методику проведения испытаний, подробно отработали все детали.

Пришёл день испытаний. Вот и сигнал. Танк тронулся на первой передаче, набрав разгон, перешёл на вторую и, развив максимальную скорость, врезался в препятствие... Послышался сильный удар. Несмотря на сухую погоду, гусеницы резко пробуксовали, подняв над танком столб пыли, двигатель рявкнул и заглох.

Члены комиссии повидали всякое. Но то, что произошло, оказалось настолько неожиданным и диким, что буквально потрясло бывалых танкистов. Ствол пушки, поставленный по походному назад по ходу танка, стал медленно подниматься, потом быстрее, быстрее – и вот уже вместе с башней, оторвавшейся от корпуса, перелетел за препятствие!

Наступила полная тишина. Все замерли, а затем бросились к танку. Через открытый погон был виден Носик. Он повис без сознания на ремнях, подавшись вперёд. Его вытащили, привели в чувство. Повреждений он не получил, но резкая остановка танка при ударе вызвала острое нарушение мозгового кровообращения, из-за чего и произошла потеря сознания. Танк отогнали в парк, а башню с пушкой доставили в лабораторию. После исследований стало ясно: крепление башни надо усиливать. За успешное проведение испытаний капитан Носик Н.К. был награждён орденом Боевого Красного Знамени. А танки БТ-7 ещё долго были в строю.

Вопросы. Что такое инерция? Почему иногда при аварии пассажир, сидящий рядом с водителем, вылетает через лобовое стекло? Какое явление решил использовать Кульчицкий при проведении испытаний? Какие меры безопасности были приняты? Почему улетела башня? Отчего механик Носик потерял сознание? А что вы предложите для смягчения удара?

Добавление. Ведущие танкостроительные фирмы всерьёз исследуют «пластилиновую» (деформируемую) броню как средство защиты экипажа при резкой остановке.

Победа ковалась и в лабораториях!

Мины – изобретение чисто российское. Мины, которые поставили русские моряки во времена Крымской войны 1853–1856 гг., не позволили флотам Англии и Франции проникнуть в Финский залив и обстрелять столицу – Санкт-Петербург. Но опасную новинку сразу переняли моряки других стран. Она непрерывно совершенствовалась, и в Первую мировую войну появились магнитные мины. Магнитные мины срабатывали от магнитного поля стальных колоссов: линкоров, тяжёлых крейсеров, авианосцев. Не щадили они и мелкие корабли. Идея мины очень проста: стрелка компаса начинает отклоняться при приближении массивного железного предмета. Грубо говоря, она и замыкала контакт взрывателя мины в момент наибольшего отклонения, когда корабль был прямо над миной.

Но и защита не топталась на месте. Были выбраны два направления борьбы с минами: а) полное размагничивание корпуса корабля (СССР); б) резкое локальное усиление магнитного поля перед кораблём, чтобы магнитные мины взрывались, не причиняя ему ущерба (Англия, Франция...). Правильным оказалось первое направление, а флоты Англии, Франции и их союзников понесли тяжёлые потери. С 01.09.1939 г. по 30.04.1940 г. союзники потеряли на минах 139 кораблей общим водоизмещением 449 698 брт (брутто-регистровых тонн). Британские специалисты-физики стали на правильный путь к концу 1940 г. Итак, наши учёные решили уменьшать магнитное поле. Если получится, то и до нуля. Тогда мины не должны были «замечать» корабль. Задача была не из простых. Над этой проблемой в 1936 г. стали работать учёные Ленинградского физико-технического института Анатолий Петрович Александров и Борис Александрович Гаев. Идея была проста и изящна: на собственное магнитное поле корабля наложить «антиполе» так, чтобы сумма полей обращалась в ноль (!). Но от идеи до её воплощения в жизнь дорога длинная. Александрову и Гаеву пришлось преодолевать значительные трудности. Но они не унывали, а шли от простого к сложному.

Инженерам и физикам давно известен метод моделирования. Учёные взяли простейшую модель – прямоугольное корыто длиной около 1,5 м. Не было измерительных приборов – сконструировали сами. Позднее была создана «вертушка» ФТИ.

За два года был пройден путь от «корыта» до боевых кораблей. Были установлены основные принципы размагничивания, параметры обмоток и выяснена сама физика процесса. Первые испытания прошли неудачно. Учёные проводили эксперимент в доке, сказалось влияние других кораблей. Но уже через месяц успех: почти полная компенсация магнитного поля у лидера (мощного эсминца с усиленной бронёй и вооружением) «Ленинград». В мае 1938 г. прошёл испытания один из самых мощных кораблей Балтфлота – линкор «Марат». Стальной колосс спокойно прошёл над учебной миной (взрыватель был подключён к сигнализации) – звонка не было.

Но самый серьёзный экзамен устроила война. не зная о работах ЛФТИ и проводя параллель с Англией и Францией, которые несли крупные потери от магнитных мин, руководители германских военно-морских сил – гросс-адмирал Рёдер и адмирал Дениц – надеялись, что мины станут неприятным сюрпризом для наших моряков. В определённом плане они оказались правы: на многих кораблях защиты не было. 24 июня 1941 г. подорвался на мине и утонул в Финском заливе эсминец «Гневный», затем крейсер «Максим Горький», который, к счастью, не потерял даже хода и дошёл до Таллина. Учёные Физтеха срочно выехали в Таллин и Ригу. За одну ночь размагнитили крейсер «Киров», который благополучно прошёл над минными полями. Разумеется, ставили времянки, но зато спасали и людей, и корабли, в том числе был сохранён линкор «Октябрьская революция», который залпами своих 305-мм орудий в сентябре 1941 г. остановил фашистов у Ленинграда. И в условиях блокады работы не прекращались ни на один день! Учёным помогали наиболее подготовленные офицеры флота. Они перенимали опыт по защите кораблей, а позднее влились в специальную службу ВМФ.

Но оставались и «дыры». Если с надводными кораблями дела шли хорошо, то с подводными лодками не получалось – лодки гибли от мин. Как защитить их, физики не знали. В корпусе подводной лодки отверстия сверлить нельзя из-за уменьшения запаса живучести лодки. Как защитить магнитную систему от высокого давления? Физики предложили остроумный способ –«натереть» борт подводной лодки петлёй кабеля, по которому шёл постоянный мощный ток. Сначала моряки поднимали и опускали кабель вручную, а затем – с помощью электромоторов, поставленных на деревянных судах.

Этот безобмоточный способ имел массу достоинств: перестали гибнуть подлодки, экономился дефицитный медный кабель, появилась реальная возможность защитить малые корабли, на которые раньше кабель жалели. Сотрудники ЛФТИ к началу 1942 г. «размагнитили» почти все корабли Балтфлота. Но работы хватало. Учёные выехали на другие флоты и флотилии, в их числе был и Игорь Васильевич Курчатов.

Невозможно оценить, сколько моряков и мирных граждан уберегли физики ЛФТИ от гибели. Этот научный подвиг был оценён по достоинству: А.П.Александров и Б.А.Гаев с сотрудниками были удостоены в апреле 1942 г. Государственной премии I степени, другие физики и их помощники-моряки были награждены орденами и медалями СССР.

Schreier Р.H. Der Tod auf allen Meeren. – Berlin: Militar verlag, 1970.

Боевой путь советского военно-морского флота. – М., 1967.

Жуков Г.К. Воспоминания и размышления: Т. 1. – М., 1977.

В.А.ХАМИТОВ,
школа № 1, пос. Октябрьский, Пермский кр.