Научное обеспечение военного кораблестроения

Развитие военного кораблестроения, непрерывное качественное обновление корабельного состава флота накануне войны были немыслимы без должного научного обеспечения. Поэтому в перспективные и годовые планы академических и отраслевых институтов, а также ряда высших учебных заведений регулярно включались научно–технические работы, направленные на улучшение боевых и эксплуатационных качеств кораблей, совершенствование морского оружия и технических средств.

Академии наук СССР в интересах военного кораблестроения заказывались различные исследования. К ним относились:

· создание аккумулятора электрической или тепловой энергии, вмещающего в малом объеме большое количество энергии для движения подводной лодки под водой;

· маскировка подводной лодки от воздушного противника при ее ходе под водой в различных водах, при различном состоянии моря и на разных глубинах;

· изыскание специального вентильного и таллиевого фотоэлемента и специальных источников излучения для приборов лучевой связи;

· изыскание способов и средств измерения расстояния до передатчика из точки приема (местоопределение по одному пеленгу);

· создание легких аккумуляторных батарей для электроторпед с мотором в 300 кВт;

· теория и методы расчета колебаний стволов артиллерийских орудий во время выстрела;

· допустимые пределы искривления стволов артиллерийских орудий;

· создание утяжеления для дымовой завесы, получаемой путем испарения морского мазута, и др.

Несовершенство гидроакустической аппаратуры и отсутствие в то же время телевизионной техники вынуждали искать пути повышения эффективности обычных световых средств под водой. Одним из институтов Академии наук велись изыскания технической возможности подводного видения для подводной лодки на расстоянии 5 кабельтовых и выше.

Основной отраслевой институт, работавший в сфере военного кораблестроения, – Научно–исследовательский институт военного кораблестроения (НИВК) – в 1938–1939 гг. был преобразован в Центральный научно–исследовательский институт судостроительной промышленности, который стал головным институтом судостроения и имел сокращенное название ЦНИИ–45. Институту задавались различные темы исследований и опытно–конструкторских работ в интересах флота. В его компетенцию входили разработка предэскизных проектов и тактико–технических обоснований на проектирование новых кораблей, а также научно–исследовательские работы по совершенствованию корабельной техники и вооружения.

В области подводного кораблестроения ЦНИИ–45, как и его предшественник НИВК, одной из важных задач считал создание подводной лодки с единым двигателем, могущим работать в надводном и подводном положениях. Эта актуальная тема небезуспешно включалась в планы из года в год, пока в 50–60–х годах не была создана атомная энергетическая установка.

Важной, но трудноразрешимой была проблема снижения шумности подводной лодки, демаскирующей ее. Ставилась задача комплектовать подводные корабли только малошумными механизмами и устройствами. По одной из плановых тем в 1938 г. сотрудники ЦНИИ–45 должны были участвовать в создании бесшумных электромашин для подводных лодок и выработке норм общей шумности лодок.

Проблемой снижения шумности занималась и Академия наук. Так, решением Главного совета ВМФ в октябре 1940 г. начальнику Управления кораблестроения предписывалось предусмотреть в плане 1941 года проведение силами АН СССР и ЦНИИ–45 Наркомата судостроительной промышленности научно–исследовательских работ по обесшумливанию гребных винтов подводных лодок и всеми мерами добиваться скорейшего разрешения этого вопроса.

Большое внимание в научно–исследовательских работах уделялось вопросам прочности конструкций. Первенствующее место в этих работах занимали проекты кораблей, составляющих основу программы строительства Большого флота. ЦНИИ–45 и Ленинградскому кораблестроительному институту (ЛКИ) была поручена разработка «Норм для расчета прочности корпусов надводных кораблей».

Научно–исследовательские и опытно–конструкторские работы проводились и на контрагентских предприятиях, связанных с судостроительной промышленностью. В ходе реализации программы строительства Большого флота здесь решались новые задачи, в частности, по улучшению качества броневой стали.

Так, на Мариупольском заводе разрабатывались новые марки для противопульной корабельной брони, а также изыскивались методы плавки в электропечи с использованием отходов корабельной брони и с восстановлением хрома из хромистой руды. На этом же заводе разрабатывались: процесс газовой цементации плит в направлении ускорения и удешевления работ; а также способ изготовления броневых плит ковкой.

В 1938–1939 гг. все более актуальной признавалась работа по изысканию методов размагничивания кораблей в связи с возраставшей угрозой применения неконтактного минно–торпедного оружия.

В конце 30-х годов, лаборатория А.П. Александрова разработала систему секционирования обмоток размагничивания с регулированием тока в них в зависимости от широты и курса корабля. Было составлено типовое техническое задание на проектирование обмоток для тральщиков, а также рассчитаны нормы защиты кораблей от магнитных мин и торпед с неконтактными взрывателями. К сожалению, внедрялись системы размагничивания кораблей уже в ходе войны. К началу же войны проблема борьбы с неконтактным минным оружием не была решена, и флот оказался неподготовленным в части средств обнаружения и уничтожения донных магнитных мин, которые немцы применили впервые же дни войны.

В конце 30–х годов ученых–кораблестроителей особо беспокоила проблема кавитации гребных винтов как физического явления, препятствующего их эффективной работе. Новая трактовка кавитации заключалась в определении ее как переходного режима от наиболее распространенной формы плавного обтекания тел к мало изученной форме отрывного их обтекания.

В июне 1939 г. Академия наук заключила договор с Гидромашинной лабораторией Ленинградского индустриального института, имевшего стенд, позволявший доводить частоту вращения винтов до 30000 об/мин для проведения модельных испытаний. Одновременно были организованы натурные испытания на Московском глиссерном заводе на катере НКЛ–27 с двухлопастным винтом, имевшим узкие лопасти авиационного профиля. Было выявлено три характерных участка кривой зависимости величины упора от числа оборотов.

На начальном участке действовал закон квадратичного возрастания (нормальная работа винта с частичной кавитацией), на среднем участке слабой зависимости упора от числа оборотов (отрицательное влияние кавитации) и, наконец, на последнем участке происходило опять возрастание упора (отрывное обтекание). Таким образом, появилась перспектива для создания суперкавитирующих винтов, автором которых был академик В.Л. Поздюнин. Суперкавитирующие гребные винты при больших скоростях кораблей и катеров имеют преимущества перед обычными винтами, при малых – уступают им по коэффициенту полезного действия.

В 30–40–х годах большое внимание ученых–энергетиков сосредотачивалось на проектировании паровых турбин, как основных двигателей кораблей Большого флота. Создатель школы отечественного корабельного паротурбостроения – М.И. Яновский, возглавлявший кафедру «Паровых турбин» в Военно–морской академии. Он первым из инженер–механиков флота стал членом–корреспондентом АН СССР. За капитальный труд «Конструирование и расчет судовых паровых турбин» М.И. Яновский был удостоен Государственной премии.

Если в первой половине 30–х годов взаимодействие между Академией наук и флотом осуществлялось на уровне отдельных ученых, то в предвоенные годы начинают возникать новые формы взаимодействия академической и отраслевой науки в виде тесного совместного сотрудничества лабораторий академических институтов с отраслевыми научно–исследовательскими и конструкторскими организациями.

С началом Великой Отечественной войны возникло много оперативных дел, которые вынудили значительно сократить на время не только научно–исследовательские работы, но и опытно–конструкторские разработки. Тем не менее, академическая и отраслевая наука продолжала обеспечивать запросы флота. При этом учитывался опыт войны. Сотрудники эвакуированного из Ленинграда в Казань ЦНИИ–45 смогли разработать методику расчета собственных колебаний палубных перекрытий, методику расчета тонких цилиндрических оболочек, проект механической установки малого хода для большого охотника проекта 122А. Были получены несколько образцов красок с пониженной горючестью, а также типовые конструкции изоляции из альфоля.

В Казани находились 33 академических учреждения, 39 академиков, в том числе и А.Н. Крылов, а также 44 члена–корреспондента АН СССР. Однако для их плодотворной деятельности не было необходимой экспериментальной базы. Тем не менее, проводились конкретные работы по повышению надежности пароперегревателей котлов, прочности лопаток турбин, по борьбе с демаскирующими свойствами работающих дизелей подлодок.

Благодаря ЦНИИ–45 устранено «пение» винтов на подводных лодках типа «М» серии ХП, также демаскировавших лодку. В связи с поступлением по ленд–лизу и в качестве трофеев кораблей иностранной постройки институт изучал конструктивные особенности этих кораблей. Кроме ЦНИИ–45, которому в 1944 г. присвоено имя академика А.Н. Крылова, Наркомат судостроительной промышленности имел: научные учреждения по морскому приборостроению – НИИ–10 (Москва) и НИИ–49 (Ленинград), по корабельной броне – НИИ–48 (Колпино). В войну НИИ–48 передан в танковую промышленность.

В Военно–Морском Флоте, после передачи НИВКа в промышленность, его функции частично перешли к Научно–техническому комитету (НТК). Центральный научно–исследовательский институт военного кораблестроения ВМФ был восстановлен в декабре 1945 г. Разработкой минного, торпедного и трального вооружения занимался Научно–исследовательский минно–торпедный институт (НИМТИ) ВМФ. В развитии вооружения и корабельных технических средств и боевого использования видную роль играли Военно–морская академия. Высшее военно–морское училище им. М.В. Фрунзе (бывший Морской корпус). Высшее военно–морское инженерное училище им. Ф.Э. Дзержинского (ВВМИУ). В этих военно–учебных заведениях преподавали известные ученые, опытные специалисты флота, проводились важные научно–исследовательские работы в интересах развития флота. Из стен ВВМИУ им. Ф.Э. Дзержинского вышли Н.С. Соломенко, И.Д. Спасский, А.А. Саркисов, впоследствии ставшие академиками РАН, Б.В. Замышляев, М.Н. Бабушкин – членами–корреспондентами РАН.

В апреле 1942 г. Президиум АН СССР создал комиссию по научно техническим военно–морским вопросам под председательством А.Ф. Иоффе. Ученым секретарем назначен И.В. Курчатов, членами комиссии – А.Н. Крылов, А.П. Александров, В.Л. Поздюнин, Е.А. Калашников. При Президиуме существовал отдел специальных работ. Под руководством его начальника М.П. Евдокимова проходили работы по военной тематике. Проблемы броневой защиты входили в задачу лаборатории +3 ЛФТИ, в работе которой принимал участие академик А.Ф. Иоффе.

Известен вклад Математического института АН СССР в развитие теорий вероятностей. Академик А.Н. Колмогоров не только консультировал флотских артиллеристов, но и стал соавтором одного из способов стрельбы корабельной артиллерией по воздушным целям.

К флотской тематике привлекались и филиалы АН СССР. Так, старший научный сотрудник Уральского филиала П.А. Халилеев разработал магнитометр для поиска затонувших судов. Прибор и его использование усовершенствованы сотрудником НИИ–49 И.Г. Монгейтом и специалистами флота П.Г. Брызжевым и В.А. Покладом. Морской магнитный металлоискатель нашел применение на флоте. В целом война подтвердила необходимость и эффективность взаимодействия науки и флота, что положительно сказалось на развитии военного кораблестроения, морского оружия, корабельной техники и методов их использования.

Заключение

К началу Великой Отечественной войны корабельный состав ВМФ СССР насчитывал 3 линейных корабля, 7 крейсеров, 59 лидеров и эскадренных миноносцев, 218 подводных лодок, 269 торпедных катеров, 22 сторожевых корабля, 88 тральщиков, 77 охотников за подводными лодками и ряд других кораблей и катеров, а также вспомогательных судов.

Северного флот имел 8 эсминцев, 2 торпедных катера, 7 сторожевых кораблей, 15 охотников за подводными лодками и 15 подводных лодок. Береговая оборона находилась в стадии строительства. В ее составе было всего 70 орудий калибром от 45 до 180 мм. Противовоздушная оборона включала несколько зенитных дивизионов.

Балтийский и Черноморский флоты насчитывали по 200 кораблей различных классов и более чем по 600 самолетов, в числе которых были новые истребители МИГ–3 и торпедоносцы. Эти флоты располагали развитой сетью баз и аэродромов. В составе береговой обороны каждого флота было: 424 орудия крупного (до 305 мм) и среднего калибров, зенитные дивизионы, а также железнодорожная артиллерия.

Тихоокеанский флот имел самое большое из всех флотов число подводных лодок (91), торпедных катеров (135) и самолетов (1183). Однако здесь, как и на Северном морском театре, наиболее крупными кораблями были эскадренные миноносцы. Два крейсера находились в постройке.

Кроме флотов, в составе ВМФ СССР имелись пять речных и озерных флотилий.

В целом к началу Великой Отечественной войны был создан Военно–Морской Флот, способный вести выполнять важнейшие тактические и стратегические задачи как совместно с сухопутными войсками, так и самостоятельно в прилегающих морях в целях обороны побережья и срыва морских перевозок.