Глубина

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.

Легкие корпуса аппаратов «Мир» изготавливала фирма Baltic Yahts, строившая яхты по частным заказам. Эта фирма находилась в небольшом городке на берегу Балтийского моря. Финские специалисты предложили делать легкий корпус по принципиально новой технологии. Она базировалась на применении синтактика – глубоководного плавучего материала, который армировался с обеих сторон стекловолоконной тканью, заполненной пластичной эпоксидной смолой. Такая технология позволяла получить дополнительную (положительную) плавучесть. (Обычно же легкие корпуса глубоководных аппаратов делаются из стеклопластика и весят в воде 200–300 килограммов.) Я посещал фирму Baltic Yahts несколько раз и наблюдал, как происходит изготовление легкого корпуса в огромной форме под вакуумом, с тем чтобы удалить воздушные пузыри из синтактика.

С приобретением синтактика возникли большие проблемы. Попытки закупить его у фирм-изготовителей в США и Японии успехом не увенчались по причине эмбарго. Тогда было принято решение производить синтактик в Финляндии. Фирма Exel, расположенная в Хельсинки, специализировалась на производстве различных изделий из стеклопластика, углепластика и других пластических материалов. За рубежом закупили стеклянные микросферы, составляющие основу плавучести синтактика. Технологию цементации микросфер специальной эпоксидной смолой под вакуумом фирма Exel освоила довольно быстро, а изготовленные ею блоки синтактика не уступали по своим техническим данным изделиям лучших фирм.

Одной из важнейших частей ГОА являются аккумуляторы; от их габаритов и веса зависит общая конструкция аппарата, компоновка его систем и узлов. Поэтому выбор аккумуляторных батарей был весьма существенной задачей. Главные параметры батарей – их удельная емкость (отношение емкости к весу) и срок службы. Финские специалисты собрали информацию обо всех имеющихся типах аккумуляторов, а нами были выбраны железо-никелевые щелочные батареи, которые, несмотря на сравнительно невысокую удельную емкость, обеспечивали более тысячи рабочих циклов. Этот выбор оправдал себя: первого комплекта батарей нам хватило на семь лет эксплуатации. Позже в 1994 г. мы сменили их на никель-кадмиевые, поскольку железо-никелевые нужного типа больше не выпускались. После в установки никель-кадмиевых батарей они тоже отработали семь лет и были заменены аналогичными в 2004 году.

Для спуска на воду и подъема «Миров» на борт судна обеспечения была необходима установка на нем гидравлического крана. Его изготавливали по специальному проекту на одной из дочерних фирм Rauma Repola. Еще во время эксплуатации «Пайсисов» нами применялась методика спуска аппаратов с борта, а не с кормы судна, как это было принято на большинстве зарубежных судов. Наша методика позволяла большим судам спускать и поднимать аппараты при плохой погоде: при бортовом варианте судно прикрывает своим корпусом зону, в которую попадает аппарат, в то время как корма на волне ходит вверх и вниз с большой амплитудой, и подъем аппарата с помощью установленной на корме П-рамы значительно осложняется. Фирма построила два гидравлических крана: предполагалось оборудовать ими два судна-носителя и на каждом разместить по аппарату, при этом один «Мир» должен был остаться работать в Атлантическом океане, а второй, установленный на научно-исследовательском судне «Дмитрий Менделеев», – в Тихом. Но, несмотря на то что «Дмитрий Менделеев» был снабжен спуско-подъемным устройством, оба аппарата «Мир» по ряду причин так и остались на судне «Академик Мстислав Келдыш», куда были первоначально установлены. Методика использования двух аппаратов с борта одного судна была отработана нами еще во время эксплуатации «Пайсиса-VII» и «Пайсиса-XI». В дальнейшем эксплуатация «Миров» подтвердила правильность такой концепции и с точки зрения безопасности погружений, и с точки зрения эффективности использования аппаратов, в особенности при специальных подводно-технических операциях, о которых речь впереди.

Весной 1987 года началась сборка ГОА «Мир». В это же время в большом цехе фирмы Rauma Repola стали рыть котлован для бассейна глубиной 6 метров. Это было правильное решение: необходимо было перед морскими испытаниями отладить основные системы аппарата (балластные, гидравлические и др.) в заводских условиях.

Я описываю здесь лишь некоторые моменты, связанные с созданием аппаратов, между тем на разных этапах этого сложного процесса возникала целая серия технических проблем, требующих оперативных и квалифицированных решений.

Подводная вершина

В сентябре строительство «Мира-1» и «Мира-2» было близко к завершению. В финский порт Мантилуото пришло судно «Академик Мстислав Келдыш». Согласно контракту Академия наук СССР предоставляла его для испытания аппаратов. Фирме Rauma Repola предстояло модернизировать судно таким образом, чтобы обеспечить спуск и подъем аппаратов в океане. Для этих целей помимо установки гидравлического крана, сделанного по специальному проекту, необходимо было смонтировать фундаменты под аппараты с соответствующими креплениями, соорудить открывающиеся ангары, оборудовать зарядные устройства для аккумуляторных батарей, емкости для хранения масла, хранилища для кислородных баллонов и многое, многое другое.

На борту прибывшего судна находились руководитель проекта И. Е. Михальцев и большая группа сотрудников Института океанологии – пилотов, инженеров, конструкторов, механиков, электронщиков, которые внесли ряд свежих мыслей в конструктивные решения уже практически готовых аппаратов. Все новшества, направленные главным образом на улучшение эксплуатационных качеств «Миров», были приняты финской фирмой к исполнению.

В конце октября во время рабочих испытаний аппаратов в бассейне была отлажена работа систем гидравлики, подобрана нормальная плавучесть аппарата, обеспечивающая регулировку скоростей погружения и всплытия. Теперь предстояли морские испытания. Их проводил один и тот же подводный экипаж: руководитель проекта Игорь Михальцев, финский пилот-сдатчик Пекка Лааксо и пилот-приемщик Анатолий Сагалевич.

Следует упомянуть, что для морских испытаний была создана группа финских пилотов в составе трех человек. Все они – бывшие пилоты военно-воздушных сил; руководил группой бывший командующий ВВС Финляндии. Кратковременную практику они прошли во Франции, погружались на французском аппарате «Сьяна». Это были хорошие ребята, но достаточного опыта работы в области подводной техники они не имели. Чтобы стать хорошим пилотом подводного аппарата, нужно не только в деталях знать его устройство, но чувствовать его, полностью освоить специфику погружений. Это очень важно не только с точки зрения профессионализма, но и в плане реакции пилота в случае возникновения аварийной ситуации. Конечно, для этого необходим большой опыт работы под водой. Функции же финских пилотов были ограничены приемо-сдаточными испытаниями, и их участие в дальнейшей эксплуатации ГОА не предполагалось.

Один из членов группы, Пекка Лааксо, был выбран пилотом-сдатчиком, и главным образом – по его психологическим качествам. Он спокойный, уравновешенный человек, без амбиций, способный выслушивать советы и даже указания в ситуациях, где он некомпетентен. Во время приемки аппаратов эти его черты были очень важны.

Итак, 8 ноября 1987 года НИС «Академик Мстислав Келдыш» вышел из порта Мантилуота в Балтийское море для первых морских испытаний аппаратов. Модернизация судна была завершена: установлено спуско-подъемное устройство и соответствующее оборудование для эксплуатации «Миров». Аппараты к погружениям готовили финские специалисты, но последние проверки по предспусковым листам проводились совместно финским пилотом и мною. Первые испытания на глубину 70 метров были осуществлены 10 и 11 ноября и прошли нормально. Серьезных технических недостатков выявлено не было. После этого судно вышло в Атлантический океан – теперь уже для глубоководных испытаний.

На борту находилась комиссия, члены которой должны были подписать приемо-сдаточные протоколы в случае успешных испытаний. Кроме того, в этой экспедиции принимали участие финские инженеры и техники, создававшие аппараты, финские пилоты-подводники, а также сотрудники Лаборатории ГОА, которым в дальнейшем предстояло эксплуатировать «Миры».

Первые глубоководные испытания на 1100 метрах состоялись в восточной части Атлантического океана, в 500 милях от Африканского побережья. Существенных проблем в ходе погружений на эту глубину ни в одном из аппаратов не возникло. Впереди – заключительная стадия испытаний на максимальную глубину 6000 метров.

Ни один из шеститысячников не испытывался в столь сжатые сроки, как «Мир-1» и «Мир-2». Обычно проверка новых аппаратов и ввод их в эксплуатацию осуществлялись в течение нескольких месяцев: постепенно увеличивалась глубина погружения, вносились необходимые технические усовершенствования. Наша позиция в этом отношении была несколько иной: прочные сферы и комплектующие их элементы (иллюминаторы, вводы, люк), все агрегаты и аккумуляторы уже прошли проверки на избыточное давление в соответствии с правилами международных морских организаций. Конструкция наших аппаратов позволяла останавливаться на любой глубине в процессе погружения и пойти наверх в случае аварийной ситуации. Поэтому график испытаний был довольно плотным. Он был составлен в целях экономии времени, но не в ущерб безопасности: сначала проверка и отладка всех систем в заводских условиях, т. е. в бассейне, затем проведение мелководных испытаний аппаратов и, наконец, глубоководные погружения в два этапа: на 1000 и 6000 метров.