Кафедра Холодильной и криогенной техники

Версия 16:29, 8 января 2019

В начале 1937/38 учебного года в МИХМе была открыта новая специальность "Холодильные газовые установки" и была создана кафедра "Механическое оборудование заводов холодильных газовых установок". Первым заведующим кафедрой был назначен профессор И. П. Усюкин, который работал в МИХМе с 1932 г. Впоследствии И. П. Усюкин стал лауреатом трех Государственных премий СССР, заслуженным деятелем науки и техники РСФСР.

В 1939 году по решению правительства при кафедре создают специальное конструкторское бюро (спецбюро) для разработки и освоения промышленностью абсорбционных холодильных машин для интенсификации технологических процессов; начальником бюро был назначен И.П. Усюкин. Конструкторское бюро просуществовало до 1947 года, а затем было реорганизовано в Химаппаратпроект при Министерстве химической промышленности СССР.Работниками кафедры и спецбюро были спроектированы и испытаны первые в стране абсорбционные холодильные машины большой холодопроизводительности для интенсификации производства азотной кислоты. Эта работа была отмечена Государственной премией СССР 1941 года. В довоенный период в конструкторском бюро были выполнены проекты реконструкции Березниковского и Днепродзержинского химических комбинатов. В годы Великой Отечественной войны кафедрой и спецбюро была проведена большая работа по интенсификации кислотооборота в производстве взрывчатых веществ. Эта работа была отмечена второй Государственной премией СССР.

В 1944 году кафедра была преобразована в кафедру "Механическое оборудование заводов турбокислородных установок"; ее возглавил выдающийся ученый современности, дважды Герой Социалистического Труда СССР, лауреат Нобелевской премии, лауреат Ленинской премии, лауреат пяти Государственных премий СССР, академик АН СССР, профессор П.Л. Капица. В личном деле П.Л. Капицы имеется его автобиография, датированная 1944 годом; приведем ее некоторые фрагменты: "Петр Леонидович Капица родился 26 июля 1894 года в городе Кронштадте в дворянской семы; отец — военный инженер, один из строителей Кронштадтской крепости; мать окончила Бестужевские курсы по историческому факультету и вела научную работу в области фольклора. После окончания Политехнического института в Ленинграде с 1918 года по 1921 год работал преподавателем указанного института. В 1921 году вместе с академиком А.Ф. Иоффе и академиком АН. Крыловым был командирован в Англию для закупки научного оборудования, а тают начал работать в Кембридже в Кавендишской лаборатории у Резерфорда до 1934 года. После возвращения в Советский Союз занимался проблемами по получению сильных магнитных полей и жидкого гелия, результатом которых явилось открытие сверхтекучести гелия; параллельно вел работы по разработке новых методов получения кислорода при низких температурах на основе разработанного турбодетандера. В 1939 году был избран действительным членом АН СССР. В 1941 году - лауреат медали Фарадея Британского общества инженеров-электриков за работы по магнетизму. В 1940 и 1942 годах удостоен Сталинской премии первой степени по физике. , Указом Президиума Верховного Совета Союза ССР от 30 апреля 1943 года награжден орденом Ленина за работы по кислороду. В 1944 году — лауреат медали Франклина американского Франклиновского института. Указом Президиума Верховного Совета Союза ССР от 9 июля 1944 года награжден вторым орденом Ленина".

Слева направо: 1-й ряд - М.И. Дьячков, И.Г. Аверьянов, И.П. Усюкин, В.Н. Кирьяков, Ю.Д. Видинеев; 2-й ряд - Б.Т. Маринюк, В.А. Васютин, Ю.Д. Колосков, Н.А. Александров, А.В. Тимофеев, А.К. Михайлов. Фото 70-х годов 20-го века.

В 1946 году кафедра механического оборудования заводов турбокислородных установок, была вновь преобразована в кафедру "Механическое оборудование заводов холодиль¬ных газовых установок". На предложение директора МИХМа возглавить кафедру П.Л. Капица вежливо отказался и пред¬ложил кандидатуру доцента М.П. Малкова. С 1946 года по 1947 год кафедру возглавлял доцент М.П. Малков; с нового 1947/48 учебного года заведующим кафедрой вновь стал профессор И.П. Усюкин. С 1952 года кафедра готовила две группы студентов по двум специальностям: холодильные машины и установки, кислород¬ные дыхательные приборы. За десять лет по кислородным дыхательным приборам было подготовлено 250 инженеров. Совместно с ВНИИКИМАШем сотрудники кафедры под руководством профессора И.П. Усюкина принимали участие в разработке, исследовании и пуске установок разделения воздуха КТ-3600, КТ-100, КЖ-1600, БР-5, БР-1; эти работы были удостоены третьей Государственной премией СССР. В 1959 году на базе действующей кафедры была создана ка¬федра "Холодильные и компрессорные машины и установки". В начале 60-х годов при кафедре была открыта проблемная научно-исследовательская лаборатория, в которой проводились крупные работы по парокислородной конверсии природного газа с промышленным испытанием их на Новотульском металлургическом комбинате, а также были разработаны новые схемы воздухоразделительных установок низкого давления. С 1975 года кафедра стала называться "Криогенная техника". Подготовка инженеров осуществлялась по двум специальностям; 0529 – Холодильные и компрессорные машины и установки ; 0579 – Криогенная техника, В 70-е годы проводятся исследовательские работы по абсорбционным холодильным машинам, поиску новых рабочих веществ. В этот период ведется подготовка -значительного количества научных и педагогических кадров через аспирантуру. Студенты занимаются по индивидуальному учебному плану в составе пяти групп дневного и трех групп вечернего факультетов.

В течение пяти лет (1981-1986 гг.) кафедру возглавлял крупный специалист в области криогенной техники Герой Социалистического Труда СССР, член-корреспондент АН СССР, профессор В.П. Беляков. В 80-х годах ведется разработка новых учебных планов по холодильной и криогенной технике, новых учебных программ по 18 дисциплинам специализации кафедры. Выпуск студентов дневного и вечернего обучения достигает 170 человек в год.

С 1987 года по 1992 год кафедру возглавлял профессор Н.В. Филин, крупный специалист по криогенным техническим системам, работавший одновременно в НПО "Криогенмаш" генеральным конструктором по криогенной технике; в настоящее время Н.В. Филин является профессором кафедры.

С 1992 года кафедрой заведует крупный специалист в области холодильной техники профессор И.М. Калнинь; до этого работавший первым заместителем директора Всесоюзного научно-исследовательского, проектно-конструкторского и технологического института холодильного машиностроения.

За годы существования кафедры подготовлено 3000 инженеров, в том числе 370 инженеров-исследователей, 9 докторов и 42 кандидата наук. Преподаватели кафедры издали 28 учебников, учебных пособий и монографий, в сттом числе учебное пособие в 3-х частях по холодильной и криогенной технике с атласом конструкций оборудования под редакцией И.П. Усюкина; В.П. Беляков «Криогенная техника и технология»; Б.А. Иванов «Безопасность применения материалов в контакте с кислородом»; Э.Ф. Шургальский и др. «Криогенные системы»; Н.В. Филин «Жидкостные криогенные системы»; И.М. Калнинь «Холодильные машины и тепловые насосы»; А.К. Михайлов «Компрессорные машины»; Б.Т. Маринюк «Аппараты холодильных машин. Теория и расчет» и другие. С 1998 года кафедра называется "Холодильная и криоген¬ная техника". (Генералов М.Б. От МИХМа к МГУИЭ. Страницы истории. — М.: МГУИЭ, 2000. — Стр. 181 — 184)

Н.В. ФИЛИН МЫ СОЗДАВАЛИ КРИОГЕНИКУ

"Завершилась целая эпоха создания ракетно-космической и криогенной техники, в которых мне пришлось принимать непосредственное участие. Думаю, что современное затишье в данных областях в нашей стране временное и в недалеком будущем они вновь будут востребованы, а утраченные ныне технологии воспроизведены."

Николай Васильевич ФИЛИН
Генеральный конструктор по криогенной технике, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, лауреат премии Совета Министров СССР, награжден орденами Трудового Красного Знамени и «Знак Почета»

Юность и ВОЙНА, ИНСТИТУТ

Я родился 2 января 1928 г. Детство и юность прошли в городе Пенза. Отец работал на заводе им. Фрунзе Наркомата боеприпасов заместителем начальника цеха. В 1941 г. окончил 4 класса школы. Началась Великая Отечественная война. Было не до учебы. В тридцати градусный мороз копал противотанковые рвы за больную мать, стоял в бесконечных очередях в магазинах, где «отоваривались» продуктовые карточки и многое другое. Весной 1942 г. был направлен на завод им. Фрунзе. Инструментальный цех. Ящик под ноги, что позволяет доставать до ручки делительной головки фрезерного станка. Изготавливаемая продукция — сверла, развертки, шарошки, которые используются при изготовлении головок снарядов, основная продукция завода. Теоретически мы работали по 6 часов. Но, как правило, в конце смены подходил мастер и приносил еще партию заготовок. В награду давали тарелку каши. Наиболее слабым местом в организме подростка оказались ноги. Они распухали, но бюллетень не положен, поскольку нет температуры. В 4 часа ночной смены 43 г. была потеряна бдительность и при смене заготовки вращающаяся фреза задела указательный палец левой руки. Раздробленная кость, металлическая стружка и минимальная медицинская помощь определили длительный процесс заживления раны. Начинался новый учебный год, я пришел к директору школы. На его вопрос, в каком классе хотел бы учиться, естественно, ответил, что в седьмом, с бывшими одноклассниками. Большего счастья, чем учиться в школе, я никогда не испытывал. Здесь нет ночных смен, не нужно надевать промасленную робу и многие часы стоять у фрезерного станка. Имея заводскую закалку уже в IV четверти 7-го класса, пропустив 5-й и 6-й, я не имел троек. Был выбран старостой школы на все последующие годы. В 1947 г. окончил 10 классов и поступил в Московский авиационный институт. Поступить в самый престижный в то время институт было непросто: конкурс — 14 человек на 1 место. Имела значение и повышенная стипендия, которая являлась основным источником существования. Важно было и то, что в столовой института без карточек можно было съедать любое количество винегрета. Мы жадно впитывали науку, особенно конструкцию и теорию авиадвигателей. Нам читали курс поршневых авиационных двигателей, затем газотурбинных. На IV курсе из числа наиболее сильных студентов была создана группа, специализирующаяся на жидкостных ракетных двигателях (ЖРД). Это был первый выпуск специалистов по ЖРД. К чтению лекций привлекались ведущие специалисты отрасли — Главные конструктора Душкин Л.С., академик Люлька A.M., академик Глушко В.П. и другие. На лекциях В.П.Глушко говорил, что наиболее эффективное топливо — жидкий водород — в ракетной технике применяться не может из-за его сверхнизкой температуры и малой плотности. Прошли годы, и вот гордость отечественного ракетостроения — ракетно-космическая система «Энергия—Буран», Главным конструктором которой является академик В.П. Глушко, в качестве топлива основного блока использует жидкий водород. В те годы термин «золотая молодежь» не имел кавычек. Это были студенты отличники вузов столицы, активно участвующие в общественной жизни. Поскольку я был отличником и, начиная со второго курса и все остальные, избирался секретарем комсомольской организации курса, а это более 100 человек, то я относился к их числу. Нас периодически приглашали на различные мероприятия, регулярно в институт приезжал автобус, и мы ехали на Лубянку в клуб. Перед нами выступали члены ЦК партии или комсомола. Затем был хороший концерт или трофейный фильм, из числа тех, которые не шли в прокате. В 1953 г. я окончил институт, получив диплом с отличием. Дальнейшая учеба в аспирантуре, хотя такая возможность имелась, отвергалась в принципе. Было желание создавать конструкции изделий. Комиссия, членом которой был и я, как секретарь комсомольской организации курса, распределила меня в НИИ-88, в подмосковном городке, ныне г. Королев. НИИ-88 являлось головным предприятием в ракетной технике и работать в нем было престижно. Однако жилье практически не строили, и многие ведущие специалисты снимали угол в частных домах. Я был женат, и проблему жилья нужно было решать. Мне предложили съездить в их филиал в Загорском районе (ныне г. Пересвет Сергиево-Посадского района). Автобус предприятия встретил меня у платформы вокзала. Сразу показали большую комнату, в которой я буду жить. Вопрос о месте работы был решен.

СОЗДАНИЕ РАКЕТНОЙ ТЕХНИКИ

При оформлении в отделе кадров было сказано, возможно шутили, что я — 13-й дипломированный инженер. Филиал 2, позднее преобразованный в крупный научно-испытательный институт (НИИ-229), имел большое государственное значение и был предназначен для стендовых огневых испытаний ракет и жидкостных ракетных двигателей, отработки элементов ракет и космических аппаратов. Основными объектами являлись стенды для испытания ракет, ракетных двигателей, и позднее имитаторы космоса. Инфраструктура включала кислородное и водородное производства, хранилища всего набора потребляемых компонентов топлива и многое другое. Так, например, стенд 5 предназначен для огневых испытаний ЖРД большой тяги. Я был фактически создателем технологической части стенда и проводил все последующие испытания двигателей, являясь одновременно ведущим испытания и начальником, а позднее уже имел степень кандидата технических наук. Стенд имеет два рабочих места. На одном испытывались двигатели, компонентами топлива которых являлись кислород и керосин. Это, прежде всего, двигатели ракеты «Восток», кото¬рая, в течение полустолетия успешно обеспечивает полеты космонавтов. На втором — двигатели большой тяги с высококипящими компонентами топлива «гептил + АК27», создаваемые в интересах оборонного ведомства. Гептил это самое активное горючее, а, следовательно, и самое вредное для человека вещество. Мне пришлось принимать первую в стране железнодорожную цистерну с гептилом и создавать всю технологию обращения с большими объемами продукта в условиях стендовых испытаний ЖРД. Особенно крупные неприятности возникали после взрыва двигателя и пролива больших количеств гептила. АК27 - это азотная кислота с добавкой 27% азотного тетраксида (HNO3 + N2O4). Оптимальное содержание азотного тетраксида было определено на серии огневых испытаний двигателя, про-водимых мною. Окислитель хранится под избыточным давлением. В случае пролива вырываются рыжие пары азотного тетраксида, что мы неоднократно наблюдали по телевидению: органические вещества при контакте с ним самовозгораются. Стенд — это мощное строительное сооружение, включает два отсека окислителей и два отсека горючего. Огневые боксы отделены железобетонной стеной толщиною 2 метра. Стенд построен на обрыве и возвышается над ним на 30 м (отметка «плюс 30 метров»). Отбойный лоток расположен ниже кромки обрыва, на отметке «минус 30 метров». Комплекс также включает склады компонентов топлива, компрессорную и монтажно-испытательный корпус (МИК), где «изделие» (испытуемый образец) проходит предогневую подготовку и где расположены регистраторы основных параметров. В процессе испытания регистрируются сотни параметров. Первые испытания создаваемых ЖРД, как правило, заканчи¬ваются прогаром, а зачастую и взрывом. Даже существовало поверие, что если с первых пусков все хорошо, то это плохо. Поскольку неприятности будут, только они проявятся позже, при серийном производстве. Главной задачей при испытании было не допустить взрыва, после которого установить причину разрушения практически невозможно. Отводимое мне время, определяемое по осциллограммам, обычно составляло 0,7 секунды, из них в течение 0,3 секунды отводилось на срабатывание автоматики и пневмоклапанов. Необходимо было увидеть дефект, а это изменения в скачках уплотнения сверхзвуковой струи факела или другие внешние дефекты, принять решение и нажать кнопку «Останов». Все это за 0,4 секунды. Норматив необычный. Это и явилось причиной того, что в общей сложности я провел рекордное количество испытаний крупных ЖРД (680). Ложный останов связан с дорогостоящей переборкой двигателя и потерей времени. Сделать это было не просто, если учесть, что на первых испытаниях вновь создаваемых двигателей, за спиной стояли руководство предприятия, а зачастую, Министр оборонной промышленности Д.Ф.Устинов. Такие испытания он не пропускал. В то время нам не рекомендовалось в разговоре по телефону произносить ряд фамилий и мы пользовались понятными и уже привычными сокращениями: У.Д.Ф. - Устинов Дмитрий Федорович; СП. - Сергей Павлович Королев; В.П. -Валентин Петрович Глушко; A.M. — Алексей Михайлович Исаев. Считаю целесообразным сохранить эти сокращения. В процессе испытаний можно было услышать замечание директора института: «Николай Васильевич! Почему прекратил испытание?!» Следует мое объяснение, что изменились скачки уплотнения и т.д. «Странно! Никто не видел, а Вы увидели!» Конечно, в подобных случаях, не давая отбоя и оставив на пульте управления своего заместителя, я бежал осматривать двигатель. Были случаи, когда это могло закончиться трагедией. Памятные случаи на стендовых испытаниях. Испытания первых номеров двигателей ракеты «Восток» зачастую заканчивались их разрушением. Установить причину не удавалось. При очередном испытании мною был произведен «останов» по зарождающимся изменениям в скачках уплотнения факела, что явилось невероятной смелостью. Не давая отбоя и оставив у пульта своего заместителя, я пошел осматривать двигатель. Для подхода к двигателю необходимо было кнопкой на входе в огневой бокс выдвинуть пол размерами 6x6 м. Не ясно почему, но я выдвинул его только до сопла двигателя, что явно противоречило здравому смыслу. Стоя на кромке пола и держась за трубку двигателя, повис над лотком, забрался в сопло и увидел, что внутренняя рубашка камеры сгорания оторвалась от головки. Я вынырнул из сопла, продолжая стоять на кромке пола, держась за трубку двигателя, как тот вновь запустился и через малое время заглох. Мне удалось удержаться в непосредственной близости от факела. Последующий анализ показал следующее. С пульта управления были закрыты стендовые клапаны, которые имели сигнализацию положения, и клапаны двигателя, которые, естественно, такой сигнализации не имели. В результате ава¬рийной ситуации клапаны двигателя не закрылись. Зависшие в трубопроводах между клапанами компоненты топлива, а это несколько сот литров, стекли в еще горячий двигатель, и произошел его повторный запуск. В КБ Главного конструктора A.M. Исаева создавался двигатель на высококипящих компонентах топлива для ракеты, которая базировалась на подводной лодке. Высота ракеты должна быть минимальной. Для этого двигатель размещался внутри топливного бака, за что получил название «Утопленник». Усилие тяги в таком двигателе воспринимается с кромки сопла. Для испытаний на стенде нужна была переходная рама, чертежи на которую были переданы на завод им. Калинина, подчиненного СП. Королеву. Шло время, к изготовлению рамы там не при-ступали. В разговоре начальник цеха сказал, что если не будет звонка СП., то они раму делать не будут. Естественно, я — к Главному конструктору двигателя Исаеву A.M. У него на сто¬ле стоит прямой телефон к СП. На мою просьбу позвонить СП. он ответил: «Знаешь, он скажет, мол, разве сам не можешь даже раму изготовить? Н.В., вы со своими монтажниками можете ее изготовить?» — «Могу», — ответил я. — «Ну, вот и делайте!». Безусловно, в отношениях Главных конструкторов сказался тот факт, что Главным конструктором ракеты был не С.П., его питомец Макеев В.А. «Естественно», на складе не оказалось заложенных в чертеже труб. Был в наличии только круг чрезмерно большого диаметра: 120 мм. Вот из него и были сделаны стойки, передающие усилие от кромки сопла к плите измерительного устройства. При испытании двигателя на первых секундах в трубопроводе, соединяющем газогенератор с камерой сгорания, появился еле заметный факелок и мною была дана «отсечка» (приостановка испытаний). Естественно, было сказано, что никто ничего не видел, а испытания прекращены. Прошло значительное время. Отбоя не было. Передав пульт управления заместителю, я пошел осматривать двигатель. Действительно, был прогар с отверстием не больше 2 мм. Гордый за себя, я спустился с отметки «+5 м» на выдвижной пол. Далее я лежу на полу. Ко мне медленно приходит сознание с одной мыслью: ... почему я лежу? Повернулся лицом к двигателю, а его просто нет. Мелкие кусочки двигателя внедрились в бетонные стены. Я оказался в створе стойки, не расчетно большого диаметра, и отделался кратковременной контузией. Это было очередное невероятное везение. Последующий анализ показал, что был тот же случай, когда стендовые клапаны закрылись, а клапаны двигателя, в результате нештатной работы не закрылись. Более сложная замкнутая схема двигателя с газогенератором способствовала накоплению самовоспламеняющихся компонентов топлива и после-дующему взрыву.

МОЕ ЗНАКОМСТВО С С.П.КОРОЛЕВЫМ

При первой заправке кислородом центрального блока ракеты «Восток» произошел гейзерный выброс из трубопровода, соединяющего двигатель с баком. В процессе последующего заполнения трубопровода возник гидравлический удар, приведший к его разрушению, проливу всего объема бака и обвалу мощных металлических конструкций стенда. Для устранения гейзерного эффекта было принято решение о непрерывном сливе малым расходом кислорода, не допуская его прогрева в трубопроводе. Наблюдая старты космонавтов по телевизору, видно клубы сливаемого кислорода, которые, в то же время, полностью исключают визуальное наблюдение из бункера управления. Подготовлено первое стендовое огневое испытание центрального блока ракеты «Восток». Обстановка крайне напряженная. СП. заметил, что при отсутствии видимости из бункера управления можно сжечь ракету, и предложил: «Около отбойного лотка вырыть окоп, и из него опытный испытатель, который видит всю ракету, будет контролировать процесс первого огневого испытания». Главный инженер нашего научно-испытательного института сказал, что есть такой человек. Интенсивная работа, проводимая мною в этот период по многочисленным испытаниям двигателей зенитной ракеты, безусловно, требовала эмоциональной разгрузки. По воскресеньям я стремился уехать в Москву и посетить Большой театр. Подготовка первого огневого испытания проводилась в воскресенье, а пуск намечен на понедельник. Я был в Большом театре. Далее дорога до дома. Это электричка до Загорска и автобус — 16 км. У дверей квартиры сидели два солдата и почему-то с винтовками. — «Вас ждет СП.» Я решил, что опять всю ночь придется работать и как следует поел. Кабинет директора. Двенадцатый час ночи. Полумрак. Сидят ведущие специалисты во главе с СП. и ждут меня. Если смотреть со стороны, то картина была крайне интересной. Вошел юноша с розовыми щеками (прошло менее 4-х лет после окончания института). Навстречу твердым шагом — СП. Развернувшись в пол-оборота при крепком рукопожатии, он спросил: «Ты пуски видел?» — «Видел». — «А сам пускал?» — «Пускал», — достаточно зло ответил я с мыслью, что вытаскивают по ночам, да еще допрашивают. — «Сколько?» — Мой ответ: «185». — «Ничего себе! Но ты смотри. Рот не открывай, а то ведь машину сожжешь». — «Все ясно, Сергей Павлович!». На этом «инструктаж» закончился, и все отправились по домам. В понедельник утром я спустился по заснеженному косогору к отбойному лотку, на отметку «минус 40 метров». В пятнадцати метрах от лотка была вырыта яма. Выбор неудачный, поскольку часть ракеты не просматривалась. Выбрав нужное место, ближе к лотку, велел вырыть щель, ширина которой равна ширине моих плеч, а глубина 2,5 метра. По опыту аварийная ситуация обычно развивается в следующей последовательности: а) появляется дефект; б) изменяется факел или геометрия конструкции; в) далее следует взрывное разрушение. Я рассчитывал, что в случае появления дефекта нажимаю кнопку «отсечки» и падаю в щель. Если ударная волна догонит, то она ускорит падение и, возможно, засыплет землей. Из бункера придут и откопают. Даны три сигнала сирены, и началась заправка. Мои ларингофоны оказались единственными подключенными к громкой связи, динамики которой расположены в округе и бункере управления. Я лежу на кромке щели, свесив ноги, в руке кнопка «отсечки» и комментирую процесс. Мой голос слышат все, и он единственный: «Клапан заправки открылся», — я просто слышу его срабатывание. — «Кислород начал поступать в бак. Заполнено 10, 20, 30 и т.д. процентов. Бак заполнен». — Это видно по инею, который образуется на внешней стороне бака. — «Дренаж закрыт», — прекратилось парение дренажа. — «Пуск!» — «Двигатель работает устойчиво, — я это повторял периодически (оценивал по скачкам уплотнения на факелах). «Останов» по программе. Не дожидаясь отбоя, я стал карабкаться по заснеженному откосу. Навстречу, чуть ли не на треть высоты спустился СП., протянул мне руку и подтянул к себе: «Ты что, святой?! Почему знаешь, что в моей машине делается?!» Я стал объяснять, что по звуку, который был хорошо слышен, по инею, скачкам уплотнения и т.д. «Ну?! Молодец!» — Так я получил высшую похвалу С.П.Королева. Сложные научно-технические проблемы. Перед коллективом испытателей ракетной техники стояли сложные научно-технические проблемы. Мы не просто проводили испытания, а принимали непосредственное участие в создании «изделий» ракетно-космической техники, стендового оборудования и средств измерения. Требовалось обеспечить высокую точность в измерении тяги двигателя, расхода компонентов топлива, высоко-частотных пульсаций давления в камере сгорания и системы подачи топлива в условиях быстро нарастающих, кратковременных нагрузок. Так, для измерения тяги двигателя использовалась проточная мессдоза, в которой усилие определялось по величине давления жидкости, а ее проток исключал перемещение мембраны, что повышало точность измерения. Однако, результаты, полученные в процессе огневых испытаний, сильно отличались от результатов, полученных при тарировке. Специальные исследования показали, что запас устойчивости тяго-измерительного устройства (месдозы), разработанной немецкими специалистами, мал и при резкой нагрузке она входила в автоколебательный процесс. Только замена протока жидкости через мессдозу на микропроток обеспечили ее устойчивую работу. По результатам данных исследований была опубликована в 1958 г. моя первая монография, естественно, для служебного пользования. Главной проблемой при создании ЖРД является обеспечение устойчивости горения, поскольку повышение эффективности их работы (удельной тяги) препятствуют высокочастотные колебания, возникающие в камере сгорания. Наблюдались случаи, когда двигатели, устойчиво работающие в ракете, теряли устойчивость при стендовых испытаниях. Был выполнен большой объем экспериментальных и теоретических работ. Приведены в соответствие акустические характеристики систем подачи топлива в ракете и стендовых магистралей. Например, было установлено, что даже обычная диафрагма при больших перепадах давления становится источником колебательных процессов. По результатам выполненных исследований в 1963 г. мною была защищена кандидатская диссертация. Человек в космосе. Это была общая радость, и весь народ по-настоящему гордился успешным полетом Ю. Гагарина. У меня на то была особая причина: под каждым из 5-ти двигателей, отобранных из партии по результатам технологических испытаний «под человека», стояла моя подпись. Такое решение Главного конструктора В.П. Глушко оказалось очень важным, если учесть, что были случаи, когда запуск ракеты заканчивался разрушением двигателя. Когда же двигатели стали отбирать «под человека», не было ни одного случая разрушения двигателя.

Итак, завершился очередной этап создания ракетно-космической техники. Я в своем кабинете. Открывается дверь и входит специально приехавший A.M. Исаев: «Николай Васильевич, нужно поговорить». Он сделал анализ развития ракетной техники, из которого следует, что очередной этап ее развития связан с применением в качестве горючего жидкого водорода. При этом двигатель не претерпевает существенных изменений. Основные проблемы связаны с созданием инфраструктуры и прежде всего стендов для отработки двигателей. Я предложил в паре с водородом рассмотреть и фтор. Исследования по применению в качестве окислителя фтора велись в КБ Главного конструктора Глушко В.П. На это A.M. убедительно показал: а) фтор, по сравнению с кислородом, в реальной конструкции двигателя, не дает существенных преимуществ; б) мы и без того достаточно много травили людей и уничтожали окружающую среду; в) фтор даже из рассмотрения нужно исключить. В то время работы с большими объемами жидкого водорода почему-то связывались с водородной бомбой. Даже академический физико-химический институт дал заключение, что если на стенде произойдет смешение водорода с кислородом (оба жидкие), то могучие бетонные стены стенда превратятся в песок. К счастью, такие опасения не подтвердились. По предложению A.M. в 100 метрах от основного стенда была создана времянка, и начались испытания ЖРД на водороде. Работы были начаты за 14 лет до начала подобных работ в США. Одновременно со стендовой отработкой двигателя и накопления опыта обращения с большими объемами жидкого во¬дорода интенсивно велись работы по созданию инфраструктуры. Был создан водородный комплекс, включающий несколько мощных стендов, завод по производству жидкого водорода и все необходимые подсистемы. Сложилась ситуация, когда по моему, естественно, разумному желанию, как начальника водородного комплекса, беспрепятственно переводились желающие специалисты из других подразделений; к решению очередных проблем легко подключались практически любые организации страны и беспрепятственно обеспечивалось финансирование работ. Накопленный опыт позволил разработать нормативные документы, обеспечивающие безопасное обращение с большими количествами жидкого водорода при условии, что проведение основных работ осуществляется из бункера управления. По программе «Н-1, Л-3 (лунный вариант программы Н-1)» были созданы два двигателя, компонентами топлива которых являются водород и кислород. Это были двигатель Главного конструктора A.M. Люльки с тягой 40 тонн и высоконадежный двигатель Главного конструктора A.M. Исаева с тягой 6,4 тонны. В настоящее время двигатель A.M. Исаева с успехом ис¬пользуется на третьей ступени индийской ракеты при выводе на околоземную орбиту многоцелевой платформы. РАЗВИТИЕ КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ Развитие криогенной техники в стране на данном этапе существенно отставало от потребностей ракетно-космической техники и традиционных областей применения криогенных тех¬нологий. Для ликвидации данного отставания готовилось Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР. Я, как начальник водородного комплекса, принимал активное участие в его подготовке со стороны потребителя продукции криогенного машиностроения в интересах ракетно-космической техники. Каждая развитая страна (США это разговор особый) может себе позволить иметь одну головную структуру по криогенике: в Германии это группа Linde (Linde Kryotechnik AG и другие структуры), во Франции Air Liquide, в Англии British Oxygen, в Японии Kobe Steel. В США головной структурой по воздухоразделительным установкам (ВРУ), криопродуктам и криогенным технологиям является Air Products & Chemicals, но там есть еще Linde Division и другие организации.

Головная организация должна располагать полным набором научно-исследовательских подразделений, и каждая из указанных зарубежных фирм им располагает. Тогда, в 1967-м, стала очевидной необходимость в отечественной головной организации по криогенике, способной решить весь комплекс проблем, возникающих при разработке оборудования и технологий, а для создания такой головной организации требовалось постановление высшего руководства страны. В 1967 г. было принято Постановление Правительства о создании научно-промышленного комплекса «ВНИИКриогенмаш». Его реальное воплощение началось с весны 1968 г. При подписании Постановления А.Н. Косыгин, возглавлявший Правительство, внес существенное уточнение: возглавляет создаваемый комплекс «ВНИИкриогенмаш» доктор технических на¬ук. Многие кандидатуры, рассчитывающие на данную должность, отпали. Генеральным директором был назначен доктор технических наук Виктор Петрович Беляков, ранее работавший в НИИ-229 заместителем директора по науке, который был переведен из оборонной отрасли решением Д.Ф. Устинова. Я был назначен первым заместителем Генерального директора. Так как Генеральный директор и я имели большой опыт создания изделий ракетно-космической техники, для нас было очевидным, что оптимальной структурой организации, создающей наукоемкое криогенное и криовакуумное оборудование, является научно-производственное объединение (НПО). Советские и партийные работники среднего звена, включая Балашихинский горком партии, были сторонниками производственного объединения (ПО). Они мотивировали это тем, что численность научных подразделений не превышала на тот момент 1 тыс. человек, в то время как численность производственников (гегемона) составляла около 7 тысяч. За создание НПО выступили Секретарь Обкома Партии, Конотоп В.И., имевший большой опыт конструкторской работы, а затем и Министр Брехов К.И., который активнейшим образом участвовал в создании заправочного комплекса ракетно-космической системы «Н-1, Л-3». Вопрос был решен в пользу НПО, и в 1972 г. Балашихинское отделение «ВНИИКриогенмаш» было преобразовано в НПО «Криогенмаш». Основной производственной базой объединения являлся Балашихинский машиностроительный завод им. 40-летия Октября, созданный на базе автогенного завода при активном участии Главного конструктора ракетно-космических систем академика С.П.Королева. Это крупный машиностроительный завод (без серийной продукции) с численностью более 7 тысяч работающих. Перед НПО «Криогенмаш», как головной криогенной организацией страны, были поставлены задачи создания уникальных комплексов, систем и установок криогенной техники и технологии: — стартовых и стендовых комплексов, обеспечивающих отработку ракет и элементов ракеты, включая ЖРД; — криовакуумных систем для отработки космических аппаратов, включая космический корабль «Буран», в условии глубокого стерильного вакуума; — крупных систем криостатирования сверхпроводящих магнитов термоядерных установок типа Токамак; ускорителя протонов УНК-3000, протяженность кольца которого составляет 21 км, рабочая температура 4,4 К; — крупнотоннажных ожижителей водорода и конкурентоспособных установок разделения воздуха. Постановлением о создании НПО предусматривалось увеличение численности научно-исследовательских и конструкторских подразделений с 600 человек до 3-х тысяч. По оплате труда вторая категория Института была переведена в первую. Это позволило в кратчайшие сроки создать головные конструкторские отделы и научно-исследовательские лаборатории практически по всем направлениям криогенной и криовакуумной техники. Структура подразделений и их тематика, а также комплектация специалистами — это было главным в моей деятельности на данном этапе. Многие специалисты были приглашены из ракетной промышленности. Была создана мощная экспериментальная база. Опыт, накопленный при создании изделий ракетной техники, стал широко применяться при создании криогенного оборудования. Научный потенциал НПО тем временем постепенно возрастал. Эффективным оказалось создание Ученого Совета, председателем которого я стал, по присуждению ученой степени кандидата технических наук. Для исследования новых явлений, выявленных в процессе создания систем и установок, создавались весьма совершенные стенды, и подключался весь научный потенциал института. В результате определялись основные закономерности процессов и способы устранения нерасчетных нагрузок, которые зачастую приводили к разрушению систем. Ведущий по данной проблеме, как правило, защищал кандидатскую диссертацию, естественно обучаясь в нашей заочной аспирантуре. Из общей численности института в 3000 человек, 1400 составляли конструктора. Большая численность конструкторов обусловлена тем, что они принимают непосредственное участие на всех этапах создания и эксплуатации криогенного оборудования. Их рост, естественно и рост зарплаты, крайне ограничены и связаны с административным продвижением. Во многих случаях нецелесообразно талантливых конструкторов загружать административной работой. В процессе обсуждения данной проблемы с ведущими специалистами института было выработано следующее решение. Ввести звание «Заслуженный конструктор НПО Криогенмаш», которое по зарплате и другим льготам приравнивалось бы к степени кандидата технических наук. Сразу пошли звонки с ходатайствами за того или иного конструктора. Чтобы избежать этого, было решено, что звание заслуженный конструктор присуждается тем же Ученым Советом, с сохранением всей процедуры тайного голосования. При этом абитуриент докладывает, что им сделано, где внедрено и результат эксплуатации. Пояснительная записка минимальная. На защите обычно присутствовали несколько сот активно участвующих в обсуждении конструкторов. Введение данного стимула оказалось весьма эффективным для повышении технического уровня создаваемого криогенного оборудования. Этот опыт мною докладывался на всесоюзном совещании в Колонном зале Дома Союзов. Министр высшего образования, ведущий совещание, уверял, что он распространит наш опыт по всей стране. К сожалению, этого не произошло. Основные проблемы, возникающие при создании крупных систем заправки ракет-носителей криогенными компонентами топлива, относились к гидродинамике криогенных жидкостей. Так, обработка отказов сложной системы заправки охлажденным кислородом ракеты-носителя «Н-1», технический проект которой был разработан специалистами ракетчиками, показала, что более 70 % аварийных ситуаций обусловлена неустановившимися процессами. На основании всей совокупности выполненных исследований были созданы основы гидродинамики криогенных жидкостей. По данным этих исследований в 1980 г. мною защищена докторская диссертация. Выход на мировой уровень. Значительные достижения были получены и в совершенствовании воздухоразделительных установок (ВРУ). В результате исследований на крупномасштабном стенде была создана новая конструкция ректификационной колонны. Лицензию на новую колонну закупили все криогенные фирмы мира. На предприятиях страны эксплуатируется более 500 крупнотоннажных установок, производительностью по кислороду от 2500 до 72 000 м3/ч, изготовленных в НПО «Криогенмаш». В 17 странах мира работают 126 наших крупных установок разделения воздуха. Не случайно, при анализе состояния криогеники в мире в рекламно-коммерческом журнале США НПО «Криогенмаш» было отведено второе место по техническому уровню и объему производства. Первое место, естественно, за фирмами США. Важнейшей задачей конструкторских и научных подразделений НПО являлось обеспечение завода технической документацией на непрерывно растущие объемы производства. На заводе практически отсутствует серийная продукция. Для его нормального функционирования необходимо за год до выпуска передать в производство всю техническую документацию. Это позволяло вовремя разработать технологию и заказать комплектующие. Формирование портфеля заказов и своевременная передача технической документации в производство возлагались на меня. Осуществление такой политики позволило обеспечить рост объемов производства с 40 млн руб. к моменту создания НПО до 100 млн руб. в 1990 г. без увеличения численности персонала. Из них более 30 % составляли экспортные поставки криогенного оборудования в различные страны. Криогенное машиностроение. В системе нашего Министерства (Минхиммаша) постепенно формировалась самостоятельная отрасль криогенного машиностроения, что требовало единого руководства и проведения единой технической политики. С этим вопросом наш Министр обратился в Правительство, ЦК КПСС и Совет Министров СССР с соответствующим письмом, которое ниже приведено полностью.

«ЦК КПСС Совет Министров СССР Придавая первостепенное значение развитию криогенной техники как эффективному средству научно-технического прогресса в народном хозяйстве, фундаментальных научных ис-следованиях и оборонной технике, Совет Министров СССР постановлением от 9 ноября 1965г. №1051 учредил должность генерального конструктора по криогенной технике Министерства химического и нефтяного машиностроения, назначив на эту должность т. Белякова В.П. В связи со смертью т. Белякова В.П. в августе 1986г. ответственность за научно-технический уровень создаваемой новой криогенной техники была возложена Минхимашем на первого заместителя генерального директора по научной работе головной организации - НПО "Криогенмаш" т. Филина Н.В., назначенного 03.ll.86r. по согласованию с ГКНТ СССР генеральным конструктором по криогенному оборудованию. Одновременное создание ВНПО "Криотехника", объединившего все предприятия криогенного машиностроения страны, было направлено на осуществление единого научного и технического руководства развитием отрасли и созданием высокоэффективной криогенной техники. За прошедший период ВНПО "Криотехника", работая в сложных условиях перехода на новые условия хозяйственного механизма, добилось значительных успехов как в выполнении плановых задании», так и в части создания новой техники, отвечающей современному научно-техническому уровню. В предстоящие годы в отрасли криогенного машиностроения предстоит продолжить и развернуть новые масштабные исследования и опытно-конструкторские работы по созданию систем криогенного обеспечения опытного термоядерного реактора, протонного ускорительно-накопительного комплекса на энергию 3000 Гэв в Протвино, технических комплексов для использования сжиженного природного газа в качестве моторного топлива, криогенного оборудования для широкого внедрения "теплой" сверхпроводимости, воэдухоразделительных установок третьего поколения и криогенных жидкостных комплексов для централизованного снабжения регионов, а также ряда систем по обеспечению криопродуктами ракетно-космических комплексов, авиации и флота. С учетом изложенного Минхиммаш ходатайствует о введении вновь должности генерального конструктора по криогенной технике и назначении на эту должность т. Филина Николая Васильевича — видного ученого и конструктора криогенной техники, умелого организатора научных исследований и конструкторских разработок. Тов. Филин Н.В. родился в 1928 году в Пензенской области, русский, член КПСС с 1957 г., окончил в 1953г. Московский авиационный институт, доктор технических наук, профессор. До 1968 года работал на инженерных руководящих должностях в системе Миноборонпрома и Минобщемаша. С 1968 года т. Филин Н.В. работает в отрасли криогенного машиностроения, сначала в должности заместителя директора по научной работе ВНИИКриогенмаш, а с 1972 года - первого заместителя генерального директора по научной работе НПО "Криогенмаш". В 1986 году назначен первым заместителем генерального директора по научной работе ВНПО "Криотехника". В течение 20-ти лет т. Филин Н.В. руководит научно-исследовательскими и опыт-но-конструкторскими работами по созданию криогенных установок и систем. Созданное оборудование по своему научно-техническому уровню не уступает зарубежному, а по ряду параметров и превосходит его. Особенно значителен личный вклад т. Филина Н.В. в создание криогенных систем заправки комплекса "Энергия", Развитые им теоретические обобщения неустановившихся гидродинамических процессов в криогенных системах, предложенные принципиально новые схемные, конструктивные и компоновочные решения были полностью подтверждены в ходе испытаний и штатной работы систем, руководство которыми осуществлял т. Филин Н,В. в качестве члена Государственной комиссии. Как председатель совета главных конструкторов ВНПО "Криотехника" т. Филин Н.В. осуществляет большую работу по координации деятельности предприятий объединения по созданию и внедрению нового криогенного оборудования. На протяжении многих лет руководит работой секции криогенного машиностроения НТС Минхиммаш, а также секции криогенных систем Межведомственного научно-технического совета по криогенной технике, который координирует работу свыше 50 предприятий различных министерств и ведомств. Научно-производственная деятельность т. Филина Н.В. отмечена правительственными наградами: орденами Трудового Красного Знамени, "Знак Почета", медалью "За доблестный труд. В ознаменование 100-летия со дня рождения В.И. Ленина". Он является лауреатом премии Совета Министров СССР. Назначение т. Филина Николая Васильевича на должность генерального конструктора по криогенной технике будет способствовать наиболее эффективному использованию научно-технического и производственного потенциала ВНПО "Криотехника" для решения народнохозяйственных задач и повышения обороноспособности страны. В.М.Лукьяненко». Постановлением Совета Министров СССР от 30 декабря 1988 г. № 1475 была учреждена должность Генерального конструктора по криогенной технике, и я был на нее назначен. Правительство было обеспокоено уровнем криогенной техники и ее возможностями в решении стоящих перед ней проблем. Мой доклад был заслушан на «большом» Совете Министров СССР, проходившем в овальном зале Кремля, расположенном под главным знаменем страны. По существу были поставлено два вопроса: — обеспечение народного хозяйства страны криогенным оборудованием; — способность отрасли криогенного машиностроения обеспечить потребности ракетно-космической техники. По первому вопросу мною было показано, что страна полностью обеспечена криогенным оборудованием: одно только НПО «Криогенмаш» осуществляет поставку в 17 стран мира криогенного оборудования более чем на 30 млн. долл. США в год. На отечественных установках в стране производится 40 млрд м3 кислорода и 18 млрд м3 азота в год, что соответственно в 2 и 1,5 раза больше их производства в США. По второму вопросу я доложил о том, что все принципиальные проблемы, стоящие в настоящее время перед криогеникой по программе ракетно-космической техники решены. Идет изготовление оборудования. Под руководством и контролем криогенщиков будут проведены монтажные, пусконаладочные и сдаточные испытания в определенные постановлением Правительства сроки. Далее шли ответы на многочисленные вопросы Министров различных отраслей, заинтересованных в поставках криогенного оборудования. Человеческий фактор. Человеку свойственно, что в ответственный момент или при выполнении ответственной технологической операции он вдруг допускает грубые ошибки. Так, после объявления 30-ти минутной готовности к заправке ракеты «Н-1» пришли разработчики насосов (главный инженер и ведущий специалист) и сказали, что регулирующие клинья в стояночном уплотнении основного насоса установлены неправильно, и их нужно переставить. Была объявлена задержка. Основной насос заправки имел внушительные размеры, обеспечивал подачу 660 м3/ч кислорода при давлении 2,4 МПа и мощности двигателя 630 кВт. Система заправки включала 12 резервуаров по 225 м3 каждый, расположенных под землею, как и все остальное оборудование. Общая площадь подземной кислородной системы («Сооружение № 6») приближалась к площади футбольного поля. Клинья переставлены, началась заправка. Я находился в центральной арке и услышал страшный крик... Горим! Прибежал в насосную. Помещение в 100 кв. метров заполнено яркими искрами, как от «бенгальского огня», только увеличенными в сотни раз. Катастрофа казалась неизбежной. Я вырвал шлемофон и ларингофон у окаменевшего солдата и последовала команда: «Пульт. Говорит Филин. Закрыть клапаны подачи кислорода», — идет перечисление клапанов. — «Включить азотную продувку». Горение прекратилось. — «Продолжаем заправку резервным насосом». — Последовали соответствующие команды. При этом я учитывал, что регулирующие клинья в резервном насосе не переставлялись. Замечаний по заправке не было. Когда впоследствии я предложил все это отписать в журнале, меня не поддержали, лишь оставили запись, что замечаний по заправке кислородом нет. Забыли и то, что генерал, ведущий весь комплекс работ, давал команду: «Задраить Сооружение 6!». Это позволяло сохранить старт и ракету, потеряв лишь кислородную систему и несколько десятков человек, контролирую¬щих работу оборудования.

РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА «ЭНЕРГИЯ—БУРАН»

Работы по доводке ракетно-космической системы «Н-1, Л-3» шли с переменным успехом. Дело принципиально изменилось когда весь комплекс возглавил Главный конструктор, академик Валентин Петрович Глушко. Тема «Н-1, Л-3» была закрыта, как не перспективная, и затраты списаны. Начались интенсивные работы по новому проекту, получившему в дальнейшем название: ракетно-космическая система «Энергия—Буран». Звонок. Приглашение приехать. Встреча вдвоем. В.П. показал возросшие весовые характеристики подсистем ракеты «Энергия», выданные соисполнителями после проведенной проработки. Посетовал на управленцев, которые значительно уведичили первоначальный вес. Единственный способ улучшить весовые характеристики ракеты — перейти с кипящих, как было задано ранее, на охлажденные водород и кислород. Я показал, что переход на охлажденный водород вызывает большие трудности. При существующей теплоизоляции бака ракеты необходимо обеспечить теплосъем более 1000 кВт на температурном уровне 20 К. Циркуляция водорода через бак ракеты по магистралям диаметром 300 мм должна осуществляться вплоть до начала ее движения (отстыковка по контакту подъема). Осуществление динамического старта требует крайне высокой надежности всех элементов сложной системы заправки. Стоимость такой системы возрастет в несколько раз. Несмотря на все преимущества применения охлажденного водорода американцам осуществить это не удалось. На совещаниях В.П. неоднократно повторял: «Чем больше знает человек, тем тише он говорит». И в данном случае В.П. спокойным и тихим голосом обратился ко мне: «Ответьте, Николай Васильевич, на один вопрос. Ваша организация в состоянии создать такую систему заправки? Что касается стоимости, то это моя проблема, и я ее решу. Нужно помнить, система заправки создается один раз». Безусловно он учитывал и тот факт, что создание ракеты «Энергия», способной вывести на орбиту более 100 т полезного груза в интересах министерства обороны, сводит на нет все достижения американцев по программе СОИ, что в дальнейшем и подтвердилось. Решение принято. В тот же день все работы по созданию системы заправки кипящими компонентами топлива были прекращены. Началось формирование комплекса новых задач и поиск путей их решения. Так, учитывая специфические свойства продукта, большую холодопроизводительность и малое время работы в течение года оптимальным способом охлаждения водорода является вакуумирование парового пространства над зеркалом жидкости. Откачка паров водорода осуществляется эжекторами, в которых активным потоком служит газообразный азот, поступающий из газификаторов азотной системы, включающей три резервуара объемом 1400 м3 каждый. Теплоносителем в газификаторах является пар, поступающий из специально созданной котельной. Понижение давления над зеркалом жидкого водорода в резервуарах хранилища недопустимо, поскольку возможный подсос воздуха из окружающей среды приведет к аварийной ситуации. Поэтому весь процесс заправки и последующей циркуляции осуществляется под повышенным давлением. Охлаждение продукта осуществляется в теплообменнике, помещенном в ванне-охладителе с кипящим под вакуумом водородом. Проведенная проработка показала, что вес теплообменника при традиционных конструкторских решениях, составляет 600 т. Впервые примененная в отечественной криогенике пористая поверхность теплообменных трубок позволила сократить вес до 200 т и сделать приемлемым изготовление теплообменника в условиях нашего производства. Циркуляция водорода осуществляется с помощью жидкостных эжекторов. Для их функционирования рабочее давление в сферических резервуарах, диаметром 14 м, было повышено до 1,0 МПа. Это потребовало разработки новой хладостойкой нержавеющей стали, которая почти в 2 раза прочнее традиционной широко применяемой нержавеющей стали. Начались монтажные и пусконаладочные работы на универсальном комплексном стенде-старте (УКСС). Мое кратковременное пребывание на Байконуре сменилось длительным. Из закрепленного за мной номера в центральной гостинице я переехал в двухкомнатную квартиру в центре Ленинска. Начало основных работ («раскрутка») связано с оперативными совещаниями, которые проводил член ЦК партии, Министр обороны Устинов Д.Ф. Оперативки начинались в 10-00 и заканчивались в 20-00. Вызывались исполнители различных систем и детально рассматривались их вопросы. Когда вместо начальника НИИ МО прибыл его заместитель, то было сказано: «Где начальник?» — «В отпуске, в Сочи». «Хорошо. Переносим данный вопрос на завтра, на 12-00», — это было время прилета самолета из Москвы. Было ясно, что или начальник прибудет из Сочи, или будет докладывать новый начальник НИИ. Я доложил принятые технические решения. Принципиально важным считаю то, что отсутствие машинного оборудования, участвующего в процессе заправки охлажденными компонентами топлива, позволяет обеспечить требуемую надежность системы. Далее идет достаточно детальный разбор принятых конструкторских решений. Чертежи на основное оборудование разработаны и переданы в производство. Сетевой график поставки оборудования согласован с монтажной организацией. УДФ выразил надежду и уверенность, что криогенщики не подведут. Криовакуумные установки. Имитаторы космоса. Освоение космического пространства потребовало создания целого комплекса космических аппаратов, наземная отработка которых осуществляется в термобарокамерах. Следует отметить, что криовакуумные технологии, освоенные в ракетно-космической технике, позволяющие получать и поддерживать стерильный вакуум в больших объемах и при больших нагрузках, стали широко внедряться в пищевую промышленность, медицину, ядерную физику и другие отрасли науки и техники. В НПО «Криогенмаш» было создано более шестисот криовакуумных установок сорока типов с рабочим объемом от 1 до 10000 м3 и величиной вакуума до 10-9мм рт. ст. в больших объемах и при больших нагрузках. Применение криогенных средств откачки позволяет наиболее полно имитировать космос в земных условиях. Но не следует забывать, что при этом к совокупности проблем получения и поддержания глубокого и стерильного вакуума добавляются проблемы криогеники. В полном объеме все сложности проявились при создании камеры вакуумных испытаний (КВИ) полномасштабного космического корабля «Буран». Для получения «стерильного», свободного от углеводородных радикалов вакуума с рабочим давлением 10(-5) мм рт. ст. камера имеет встроенные криопанели, охлаждаемые гелием при температуре 10 К. Гелиевые панели защищены азотными, по каналам которых движется жидкий азот с расходом 800 т/ч. Для предварительной откачки в диапазоне давлений 10(-1) - 10(-3) мм рт. ст. используются два форвакуумных криосорбционных насоса с быстротой откачки 200 м3/с. Общее количество каналов в камере, по которым движется криопродукт, превышает 2000. Для решения комплекса вопросов, возникающих при созда¬нии КВИ было принято решение создать модельную камеру КВИ-М. Масштаб был выбран 1:100 по объему. Но это достаточно крупная, стокубовая модельная камера, в которой возможно провести исследование и отработку реальных узлов камеры КВИ. В мировой практике существовало мнение, что получить глубокий вакуум в больших камерах невозможно. Предполагаемые причины не подтвердились. В данное время велись интенсивные исследования гидродинамических процессов при захолаживании длинных магистралей. Было установлено, что незначительные изменения параметров головной части потока, неконтролируемые существующими средствами измерения, приводят к изменению не только масштабного фактора, но и самого явления. Так при подаче жидкого азота в протяженную теплую магистраль жидкость вскипала, происходило запирание с ее обратным выбросом. Процесс заполнения трубы сопровождался рядом запираний. Но наблюдались случаи, когда при прочих равных условиях жидкость пробрасывалась на всю длину трубопровода. Криогенная панель КВИ включает 10 профилей длиною 10 метров шевронного типа, трубки которых жестко приварены к мощным кованым коллекторам. Естественно предположить, что в одном из каналов происходит проброс жидкости и профиль охлаждается быстрее других. В результате температурного сокращения профиля в сварных соединениях, возможно, и в профиле, появляются микротечи, которые сохраняются и при выравнивании длин, поскольку охлажденный металл упрочнился. Только после отогрева системы микротечи устраняются. Существующая методика определения герметичности криогенных полостей путем подачи в них гелия и его контроля внутри камеры не позволяет определить данный дефект, поскольку герметичность определяется до захолаживания криосистемы и после ее отогрева. В конструкцию крепления профилей в криопанелях были введены упругие элементы, исключающие появление температурных напряжений. Вопрос получения вакуума 10(-1) мм рт. ст. в КВИ был решен. Была создана камера объемом 120 м3 с давлением 5*10(-9) мм рт. ст. При создании КВИ было привлечено 173 смежных организации. Для контроля за качеством и ходом разработки комплектующего оборудования мною регулярно проводились оперативные совещания. Принципиальные вопросы рассматривались на секции криогенного машиностроения НТС Минхиммаша под моим руководством или на секции криогенных систем Межведомственного научно-технического Совета при ВПК (в Кремле). Совет возглавлял Министр Минхиммаша К.И. Брехов. Практические работы возлагались на меня, как на его заместителя. Совет координировал работу свыше 50 предприятий различных министерств и ведомств. Так, на Совете был рассмотрен метод расчета на прочность корпуса КВИ с приглашением ведущих прочнистов страны. Вопрос нетривиальный. Корпус имеет сложную геометрию, работает на устойчивость, и на каждый квадратный метр действует сила в 10 тонн, а их в корпусе более 3000. Кроме того, предусматривается возможность пролива криопродукта. Мы столкнулись с жесткой критикой со стороны прочнистов-ракетчиков. Далее было мое обращение к Председателю ВПК, и НИИ-88 дано поручение: «осуществить расчет на прочность корпуса камеры». Началась работа. Через полгода получили объемный отчет с обоснованным заключением, что рассчитать конструкцию при данной технологии изготовления невозможно. Обратились к подводникам, поскольку у них аналогичные нагрузки при тех же размерах. Они быстро ответили, что могут произвести расчет, если корпус будет не вальцованный и сварной, а точеный, как это имеет место при изготовлении корпуса лодки. Такой возможности, когда завод-изготовитель не находится на месте монтажа, мы не имеем. В конечном итоге была существенно усилена наша лаборатория конструктивной прочности криогенного оборудования. Проведено большое количество экспериментальных исследований работы различных узлов врезки в камеру. Создана методика расчета, позволяющая определять местную напряженность. Данная методика явилась основой докторской диссертации начальника лаборатории Б.А. Куранова. Результаты натурных испытаний КВИ полностью подтвердили правильность принятых конструкторских решений.

ЧЕРНОБЫЛЬ

После длительного пребывания на Байконуре, где большими коллективами круглосуточно велись пуско-наладочные работы на УКСС, на праздник 1 мая я приехал в Москву. 3 мая с утра был в Министерстве, решая вопросы поставок оборудования на Байконур нашими смежниками. Меня срочно вызвали к руководству и сообщили: «Звонил СИ. Силаев (Председатель Совета Министров СССР, который «железной рукой» руководил всеми работами в Чернобыле). Вылет спецрейса через 2 часа». Я сказал, что у меня паспорт в сейфе в Балашихе, и мне трудно успеть. «Какой паспорт! Тебя будут на руках носить, но ты постарайся вернуться». Я позвонил в Балашиху и попросил прислать к самолету двоих квалифицированных конструкторов. Знал по опыту, что придется выполнять конструкторские проработки. Приехали Красовицкий Ю.В., который ранее жил в Киеве и считал своим долгом ехать; Провоторов С.Д., окончивший МАИ по специальности «ядерные двигатели». Он, естественно, считал себя наиболее подготовленным в этих вопросах. К сожалению, пребывание в Чернобыле дорого обошлось нашему здоровью. При подлете к Киеву можно было наблюдать картину беженцев, которую мы видим в кино, когда в первый год войны шло наступление немецких войск. 5 мая рассматривалось состояние дел у Председателя Госснаба Украины Мостового П.И. Госснаб оказался той реальной силой, которая способна решать все вопросы в кратчайшие сроки. Основные проблемы состояли в следующем. В сотне колодцев появилась радиоактивная вода. Единственный способ борьбы — заморозить жидким азотом грунт под станцией. Для этого, отступив 35 м от здания, была вырыта траншея глубиной 7 м и горизонтальным бурением сделаны скважины для подачи жидкого азота под фундамент станции. Требовалось большое количество жидкого азота. На наше счастье в данное время на Байконуре для проведения пуско-наладочных работ целый ряд резервуаров, объемом 1400 м3 каждый, были заполнены жидким азотом. Этот азот в кратчайшие сроки и стал доставляться в Чернобыль. Были решены все вопросы по заморозке фундамен¬та. Особое внимание было уделено безопасному обращению с азотом. Для контроля атмосферы в траншеи из НПО «Криогенмаш» были привезены портативные газоанализаторы. Главная проблема заключалась в росте температуры в реакторе. При взрыве произошел выброс урана, и было естественное желание его засыпать. Все мы видели по телевизору, как с вертолетов сбрасывали бор, свинец и песок. Однако в момент взрыва ТВЭл'ы были подняты из графита на 80 %. Учитывая, что мощность блока составляла 1 млн. кВт, можно предположить, что в блоке продолжало выделяться 0,2 млн кВт тепла без его отвода. Замеренная с вертолета температура в реакторе составляла +1600 °С и продолжала возрастать со скоростью около 100 °С в сутки. Возрастание температуры выше +2000 °С должно привести к разрушению конструкции. Реактор - это цилиндрический стакан, диаметром 18 м, опирающийся на крестообразные силовые балки. Ниже помещение, высотою 5 м и железобетонная фундаментная плита толщиною 3 м, далее грунт-плавун. Графитовые блоки реактора общей массой 1760 т имеют 1650 каналов для ТВЭл'ов, с общей массой топлива 190 т. Для биологической защиты при поднятых из графита ТВЭ'лов (блок заглушён) предусмотрена двустенная камера с тяжелой водой (D2O) между стенками. У нас был опыт создания в НПО «Криогенмаш» имитатора космоса того же диаметра 18 м, имелось и все сварочное оборудование, применяемое при монтаже защитных оболочек. Так что мне конструкция реактора была известна. При взрыве защитные оболочки были разрушены. Естественно предположить, что тяжелая вода находится под реактором.

На очевидный вопрос: что произойдет, если 190 т ядерного топлива при температуре более 2000 °С упадут в тяжелую воду, физики (практически всего мира) ответили, что такими данными не располагают, но очевидно, что просто тепловой взрыв приведет к разрушению 3-х остальных блоков станции. Для исключения данной ситуации МАГАТЭ предложило перед падением блока его разбомбить, что позволит сохранить остальные блоки и сократить масштабы катастрофы. Мы с этим не согласились, заявив, что расстреляем блок из пушки. Когда мы ехали в авто¬бусе в Чернобыль, то в «грязной зоне» видели артиллерийское орудие, нацеленное на станцию и почему-то командующий офицер имел лампасы генерала. 6 мая мы выезжаем в Чернобыль. В 6-00 плотный завтрак в столовой (картошка + мясные консервы) и экипировка. Были выданы интеграторы полученных доз радиации. Как потом выяснилось, их специально не заряжали. Иначе не было бы с кем работать. Завтрак, как всегда, задержался, и мы 14 человек в одном конце скверика у дома Правительства полностью разделись и перешли в другой его конец, где надели солдатскую одежду, только более толстая ткань нижнего белья. На голову — поварской колпак. По тротуару уже шли люди, они смотрели на команду голых мужчин как на обреченных. Штаб располагался в школе, в непосредственной близости от станции. У входа солдаты из шланга тщательно обмывали сапоги каждому и после этого пропускали в здание. На окнах для поддержания морального духа стояли бутылки с водкой. Основным решением комиссии под руководством С.И.Силаева было: — пробить штольню под блок и удалить тяжелую воду; — заложить теплообменные трубы и забетонировать все пространство под блоком. Для реализации этого плана вызывались шахтеры, которые работали в таких условиях 15 минут и уезжали. Обсуждалась животрепещущая проблема: как уменьшить скорость роста температуры. Было предложено использовать бассейн выдержки ТВЭЛов, объемом 40 м3, заполненный водой, который расположен в непосредственной близости от реактора. Мною был предложен способ, который широко применяется в криогенике: барботажное кипение. Воду нужно продуть газом. Воздух неприемлем, поскольку его выброс будет радиоактивным. Нужен чистый азот. До последнего времени нам объясняли, что причиной разрушения реактора был взрыв гремучего газа, получившегося от разложения воды на кислород и водород под воздействием радиации. Имея снимки разрушения и большой личный опыт, полученный при газовых взрывах гремучего газа в ракетной технике, мне стало очевидным, что произошел бризантный взрыв внутри реактора. А если это так, то основной теплообменник циркулирующей в реакторе воды должен быть разрушен. Возникло естественное желание продувать азотом не воду в бассейне-отстойнике, а продуть реактор. Далее БМП, обложенная внутри свинцовыми листами, солдаты срочной службы (наши внуки) и опытный мастер от монтажной организации. Нам предстоит пристыковать трубу подачи газообразного азота в теплообменник реактора. Мы уже сели в БМП, когда меня вызвали к С.И.Силаеву. Я сказал: «Ждите», но когда вернулся, через малое время, они уже уехали. Продувка азотом реактора мало что обещала. Жидкий азот подвозился в восьмикубовой емкости (ТРЖК-8), газифицировался и по трубопроводу длиною 100 м и диаметром 0,1 м подавался в реактор. Масса подаваемого азота по сравнению с массой реактора ничтожно мала, а его скорость в реакторе также незначительная. Но это предложение от безвыходности упорно реализовывалось. На ночь были оставлены два механика нашего ВНПО (Одесское отделение, где серийно изготавливались газификаторы) и военнослужащие. Все остальные уехали в Киев. Рано утром позвонил наш механик: «Николай Васильевич, температура падает». Почему? Было совершенно не ясно. И только позже стало понятно, что произошло. В результате бризантного взрыва в реакторе часть блоков графита превратилась в порошок. Продувка азотом привела к сублимации и просто к выносу графитовой пыли. Образовались каверны, а это эквивалентно подъему ТВЭл'ов в процессе глушения реактора. Когда температура упала, то были сделаны стена, отделяющая разрушенный четвертый блок, а также крыша. Все это назвали «саркофаг». Этим закончилась эпопея возможности по¬вторного взрыва, о чем стараются умолчать в любой информации о Чернобыльской аварии. С хорошей вестью я пришел к П.И. Мостовому. Он встретил словами: «Шо, Николай Васильевич, пора грузить?» У него на большом столе лежала подробнейшая карта БАМ'а, где размечены километры, в пределах которых должны переселяться целый ряд областей Украины. «Нет, Павел Иванович. Поживем на Украине. Температура стала падать». Более восторженной реакции человека в своей жизни я не видел. «Теперь, П.И., отправь меня и двух конструкторов НПО «Криогенмаш», прибывших со мною, в Москву. Мне нужно быть на Байконуре». Он вызвал своего помощника и дал задание нас отправить. Помощник быстро вернулся и сказал, что дело безнадежное. Поезда идут не останавливаясь, а если остановятся, то их берут штурмом. Тогда П.И. созвонился с кем-то и предложил мне место в истребителе. Я был согласен, но только, если отправить нас троих. Такой возможности не было. Конечным решением было: к поезду, не доезжая до станции, прицепляют четыре ва¬гона. Мы знали это место и гордо заняли свое купе. Когда поезд подошел к станции, то в наше купе поместилось еще 14 детей младшего школьного возраста. При аварийных ситуациях всегда стремятся найти человече¬ский фактор. Накопленный опыт, обобщенный в курсе лекций по данной проблеме, читаемый мною в институте повышения квалификации Минхиммаша, показывает, что аварийные ситуации в ответственных и сложных системах практически всегда связаны с недостатком знаний. Этот дефицит проявляется при разработке систем или в процессе эксплуатации на различных режимах работы, включая нерасчетные. После аварии, практически всегда, проводится доработка конструкции или уточняются режимы работы, что, как правило, исключает появление в дальнейшем аналогичных аварийных ситуаций. Возвратившись из Чернобыля я встретился с вице-Президентом АН СССР, академиком Логуновым Анатолием Алексеевичем, ведущим теоретиком в данной области. А.А. был директором и научным руководителем действующего в Протвино «теплого» ускорителя, длина кольца 5 км, а также вновь создаваемого с непосредственным участием НПО «Криогенмаш» ускорителя протонов УНК-ЗТЭВ. Длина кольца 23 км и рабочая температура 4,4 К. Был детальный разбор результатов моего пребывания в Чернобыле. На мой вопрос, что же произошло с реактором? А.А. ответил: «Человечество научилось разбивать атомы на протоны и электроны. Это позволяет познать строение атомов и приступить к созданию АЭС. Внутри протонов и элек-тронов люди не были. Теоретики могут написать все. Я сам тео¬ретик. Нужен ускоритель протонов, а затем по касательной к нему должен быть построен линейный ускоритель электронов, который разрабатывался в Германии (г. Гамбург). Ускоритель электронов TESLA имеет протяженность 30 км, тепловые нагрузки отводятся сверхтекучим гелием при температуре 1,8—2 К, с расходом (1—1,5)10 2 кг/с. После познания строения протонов и электронов, а также их взаимодействия мы сможем управлять этими процессами и гарантировать безопасность АЭС». Безопасное обращение с криопродуктами. Безопасное обращение с большими объемами взрыво- и пожароопасных крио-продуктов при их использовании в сложных комплексах накла¬дывает отпечаток на всю технологию работ. Неоднократно возникавшие аварийные ситуации приводили к катастрофическим результатам. На подготовительном этапе это требует тщательного анализа всех процессов, а также строгого соблюдения последовательности проведения технологических операций с учетом возможных отклонений параметров. В данных условиях велика роль руководителя работ — «ведущего испытание». Успех в работе «ведущего» определяется следующими факторами: — знанием процессов и технологии проводимой работы с учетом возможных отклонений; — настойчивостью и самостоятельностью в проведении всего комплекса операций по подготовке и проведению испытаний; — везением. Основными криопродуктами, применяемыми в больших количествах в жидком виде, являются азот, кислород и водород. Наибольшее количество случаев с летальным исходом связано с азотом, который обладает коварными свойствами во всех состояниях: теплый газ, холодные пары и жидкость. При очередном испытании двигателя ракеты «Восток» был произведен аварийный останов с автоматической продувкой камер сгорания газообразным азотом. Вот азотная продувка отключена с пульта управления, и двигатель продут воздухом. Не давая отбоя, я иду осматривать двигатель. Как только я оказался в сопле двигателя, то почувствовал приятное опьянение и оказался на полу. Расстояние от кромки сопла до пола составляет 1,2 м. Не поняв, что произошло, я вторично полез в сопло. Опять на полу, чем крайне удивил всех наблюдающих за мною из бункера. Последующий анализ показал, что в результате не¬штатной работы двигателя клапан продувки азотом не закрылся, и я был в среде чистого азота, терял сознание и падал на пол в условия нормальной атмосферы. Опасны холодные пары жидкого азота, которые, растекаясь, заполняют все углубления и являются смертельными для человека. Жидкий азот становится взрывоопасным после хранения в открытой емкости в течение 8—12 часов. Так, когда создавались первые образцы атомных бомб, встал вопрос о проверке функционирования их механизмов при низких температурах. Было определена контрольная температура: минус 75 °С. Для проведения данных испытаний ее привезли в наш научно-испытательный институт и далее — на мой стенд. «Изделие» поместили в сосуд, заполненный керосином. В сосуде также помещался теплообменник, в который подавался жидкий азот. Теплообменник был слабенький, и процесс охлаждения керосина сильно затянулся. Около 12 часов ночи мы достигли минус 60 °С. От руководства института поступило настойчивое предложение — залить жидкий азот прямо в керосин. Качество азота подтверждалось заводским паспортом и анализом нашей лаборатории, проведенным в начале работы. Наши знания процессов в криогенике в то время были весьма ограниченные, и я не мог объяснить многие явления, но опыт подсказывал, что возможны непредвиденные опасные ситуации. По моей настойчивой просьбе ночью были вызваны из дома работники лаборатории и проведен повторный анализ азота, хранящегося в открытом сосуде более 10 часов. Содержание кислорода в азоте оказалось более чем достаточным для взрыва. Шел естественный процесс конденсации воздуха и испарения азота, что приводило к обогащению продукта кислородом. Это испытание могло оказаться для нас последним. Аварийные ситуации при работе с жидким кислородом свя¬заны с горением конструкционных металлов и возможностью взрыва органических веществ. Правильными конструкторскими решениями исключается возможность возгорания конструкционных металлов. Органические вещества и, прежде всего, малые количества масла из компрессоров кислородных заводов всегда присутствуют в жидком кислороде. Полностью очиститься от пыли замерзшего масла практически невозможно. При ежегодной полной профилактике кислородной системы стенда в резервуарах пристендового хра¬нилища кислорода, которое по существу является отстойником, всегда обнаруживаются десятки литров масла. Отсутствие источников воспламенения спасает положение. Опасно, когда органические вещества попадают в систему подачи кислорода. С такой ситуацией мы встретились при первой заправке кислородом ракеты «Восток». Стендовая система заправки ракеты «Восток» включает кольцевой трубопровод из нержавеющей трубы диаметром 219 мм при толщине стенки 13 мм, расположенный в кольцевом помещении стенда. Подводящий трубопровод и пять отводов с фильтрами и арматурой позволяют осуществить заправку центрального блока и 4-х боковых ускорителей. Для обезжиривания после монтажа система была залита бензином, который затем был тщательно слит, и система более суток продувалась воздухом. Анализ на выходе показал отсутствие паров бензина. Однако необходимая выдержка, после которой пары бензина, находящегося в отводах, все же могли быть обнаружены, не проводилась, поскольку руководство требовало скорейшего проведения огневого испытания ракеты. Начало заправки. Все параметры расчетные. Затем расход начинает падать. Если слить часть продукта в хранилище и продолжить заправку, то первоначальные параметры остаются расчетными, а затем расход продукта падает. Для обсуждения результатов и поиска решения в кольцевом помещении собрались ведущие работники, по существу все молодые специалисты. Решили еще раз сработать клапаном. Трубопровод превратился в пыль. На специальном кладбище, из условия секретности, появилась аллея однотипных памятников. Последующий анализ показал, что в отдельных отводах сохранился бензин. При пода¬че кислорода кристаллы бензина всплыли и начали забивать фильтр. Срабатывание клапана инициировало взрыв. За весь период работы с большими объемами жидкого водорода у меня не было ни одного случая с летальным исходом. Это можно объяснить тем, что все технологические операции тщательно прорабатывались, принимались соответствующие решения и проявлялась воля в их реализации. Безусловно, было и везение. При испытании двигателя в сварном шве штатного трубопровода, соединяющего бак с двигателем, появилась трещина, что привело к образованию большого облака холодных паров водорода. В результате последующего взрыва произошло разрушение сотен оконных стекол в населенном пункте, удаленном на 6 км. На расстоянии 3 км домик лесника превратился в груду бревен. При разборе было обнаружено, что центральная балка потолка одним концом упала на печку. Под балкой, за столом, приставленным к печке, спал лесник. Перед ним стояла практически выпитая бутылка водки. Он даже не понял, что произошло. В течение нескольких дней его дом был восстановлен и обновлен. Это только везение. Вот еще случай. Закончены строительные работы на УКСС: они велись круглосуточно, непрерывно. Только 23 февраля работали до обеда — банный день. Работу вели 55 тысяч военных строителей. На площадке работало до 10 тысяч механизмов. В стадии завершения были пуско-наладочные работы. Для реше¬ния возникающих вопросов из НПО «Криогенмаш» откомандировано 280 опытных конструкторов. Встал вопрос о вывозе ракеты «Энергия» из монтажно-испытательного корпуса на старт. Все «великие» — за такое решение, поскольку этот доклад в ЦК партии, Правительство и различные ведомства будет воспринят благожелательно. При обсуждении данного вопроса мною было заявлено, что подпишу такое решение только с особым мнением: криогенщики не могут гарантировать безопасность до проведения комплексных испытаний водородной системы. Я понимал, что впервые по сложной системе трубопроводов на высоту «плюс 50 метров» по башне, с которой обслуживается ракета, будет циркулировать с большим расходом жидкий водород. В случае возникновения не герметичности образуется облако холодного пара, и при его взрыве будет разрушена ракета, и погибнет большое количество персонала, который, безусловно, будет работать на ракете, поскольку комплексные испытания весьма продолжительные. Вопрос о вывозе «изделия» на старт отпал. Вместе с тем такое решение для меня было чревато своими последствиями. За весь мой длительный опыт работы со взрывоопасными продуктами и «изде¬лиями» мне неоднократно приходилось не только принимать, но и реализовывать решения, которые шли в разрез с мнением руководства. Думаю, это и послужило главной причиной того, что я не имел ни одного случая аварийной ситуации с летальным исходом. Применение криопродуктов на Байконуре неоднократно приводило к аварийным ситуациям. Появление в больших количествах (до 5600 м3) еще одного непростого криопродукта — жидкого водорода — вызывает озабоченность. Постановлением Правительства на меня, как на Генерального конструктора по криогенной технике, возлагалась ответственность за безопасную работу с криогенными продуктами на Байконуре. Я мог принимать любые разумные решения, естественно, возглавляя работы по их реализации. В процессе проведения пуско-наладочных работ и запусков ракеты «Энергия», а затем ракетно-космической системы «Энергия—Буран» аварийные ситуации отсутствовали.

СНОВА БАЙКОНУР

Многие решения, заложенные в создаваемые криогенные системы, не имели аналогов в мировой практике и требовали серьезной экспериментальной доводки на реальной конструкции и реальных компонентах топлива. Была впервые применена новая высокопрочная, хладостойкая сталь, специально разработанная для данного оборудования, по которой еще отсутствовал опыт ее плавок и производственного передела. Так, после монтажа хранилища водорода (4 резервуара по 1400 м3 каждый), и опрессовок жидким азотом резервуары были заполнены жидким водородом. Через несколько дней один из резервуаров потерял вакуум в изоляционной полости. Анализ газа показал, что это водород, следовательно, это течь во внутреннем сосуде. В Управлении полигоном паника: разрушился водородный резервуар, все работы по программе «Энергия— Буран» переносятся на неопределенный срок. Удалось освободить аварийный резервуар от водорода, заполнив до предела три остальные. Примерно определили, что течь в нижней части внутреннего сосуда. Необходимо через горловину спуститься на 15 метров в межстенное пространство, подтвердить предположение и дать решение проблемы. Я с монтажниками — опытный мастер-сварщик и его помощник — приехали на «Криогенный центр МО СССР». Такая вывеска висела на въезде в криогенный заправочный комплекс. Центр тщательно охранялся. Пропускали только по специальным пропускам. На каждой вышке по периметру можно было видеть двоих военных с автоматами («зеленых» на языке гражданских). В данном случае в пределах видимости ни одного зеленого не было. На вопрос помощника сварщика «Что мне делать?» — Я ответил: «Иди вон на ту горку и наблюдай за нами. Если что случится, вызовешь помощь». Вскрыли горловину резервуара и поскольку мне все дозволено, то я первый стал спускаться в межстенное пространство. На лестнице в замкнутом объеме, да еще в нижней части сферы, совершенно не получаешь удовольствия. Дефект был определен. Вырезаны окна в кожухе и внутреннем сосуде и заварены соответствующие вставки. Проведение огневых работ в хранилище водорода при заполненных продуктом соседних резервуарах категорически запрещено любыми инструкциями. Но, к сожалению, другого решения не существовало. Когда в Управлении я предложил описать эти работы, мне сказали, что делать этого не надо. Лучше считать, что этих работ не было. Курьезные случаи. Как на головную организацию, на нас возлагалось обеспечение необходимыми научно-техническими данными по процессам в криогенных системах всех потребителей криогеники и, прежде всего, ракетчиков. Случались и курьезы. Так, на первой заправке жидким водородом ракеты «Энергия» при включении системы выравнивания температуры в объеме бака произошло резкое падение давления над зеркалом жидкости и только нерасчетное включение наддува от мощной наземной системы спасло положение. Известно, что с повышением давления на каждую атмосферу жидкий водород становится недогретым на 2,4 К, что и вызывает конденсацию паров наддува. По данной причине для вытеснения кислорода в ракете «Восток» используются пары более низкокипящего азота, хотя введение на борт нового продукта усложняет конструкцию. Проведенные исследования показали, что за счет температурного расслоения на поверхности образуется тонкий слой прогретой жидкости, который препятствует конденсации. В ракетахболее поздней разработки кислород успешно вытесняется парами кислорода. В процессе разбора аварийной ситуации со стороны ракетчиков в наш адрес было заявлено: поскольку водородный бак ракеты «Энергия» очень большой, его диаметр равен 8 метрам, то на поверхности жидкости образуются волны или что-то иное, приводящее к разрушению поверхностного прогретого слоя и конденсации пара наддува. «Ваша наука о температурном расслоении в этих условиях не верна». Начались тяжелые обсуждения и поиск решения проблемы. На наше счастье, в данное время был создан стенд-качалка в интересах флота и начались исследования внутрибаковых процессов. Исследуемый резервуар был горизонтальный, и площадь поверхности жидкого водорода была соизмерима с поверхностью в баке «Энергия». Конденсация пара наддува при различных величинах крена и дифферента не наблюдалась. Было твердо заявлено: «Наша наука правильная. Ищите причину в конструкции бака». Был вскрыт бак. Оказалось, что кольцо, на котором установлены эжекторы для перемешивания жидкости, ошибочно перевернуто, и струи эжекторов просто размывали поверхностный слой. В цеховой технологической карте установки кольца эжекторов стояли четыре подписи - исполнитель, мастер, контролер и военпред. Разделение ответственности. При определении границ ответственности ракетчиков и криогенщиков была достигнута договоренность - за все, что остается на Земле, отвечают криогенщики. Соединение ракеты с наземной системой осталось за ракетчиками. Это два соединения на контуре циркуляции водорода диаметром 0,3 м. Хорошая конструкция данного соединения не получилась. А возможные утечки водорода в результате температурной деформации металла и потери пластичности прокладки могут привести к аварийной ситуации. Заместитель Генерального Конструктора РКК «Энергия» Караштин В.М., ведущий все работы на полигоне, обратился просто с просьбой: Ваши ребята имеют большой опыт в таких в¬щах и они смогут сделать надежную конструкцию. Просьба принята. В результате кропотливой конструкторской и экспериментальной работы было разработано и изготовлено надежное соединение с непрерывным контролем его герметичности. Одна часть соединения приваривается к наземной системе. Ответная была передана в цех сборки ракеты с подробной инструкцией по удалению кислотности вспененного пенополиуретана в изоляционной полости. Ракета на старте. В изоляционной полости разработанного нами соединения потерян вакуум. В листе нержавеющей стали в результате питинговой коррозии образовался свищ. Следовательно, плохо удалили кислоту. Начальник цеха заявил, что он готов исправить допущенную оплошность, но для этого бак необходимо доставить в цех. Следу¬ет отметить, что транспортировка самолетом бака, размер кото¬рого соизмерим с размером самолета, представляет захватывающее зрелище. Вновь обратился В.М. с просьбой: не мог ли бы я со своими монтажниками приварить этот узел прямо на ракете, установленной на старте. И вот с высококвалифицированным сварщиком я на отметке «плюс 50 метров» башни. Лифты еще только монтируются. Откидная площадка от башни до фланцевого соединения ракеты на высоте 100 м от отбойного лотка, имеет длину около 10 метров и ширину 1 метр. Перила еще не смонтированы. Сильный ветер. Сосредоточенным шагом я прошел это расстояние и почувствовал большое облегчение, когда монтажным карабином пристегнулся у ракеты. Сварщик опустился на четыре конечности и быстро преодолел это расстояние. Срезали дефектный фланец и приварили новый с гарантией полной герметичности без какого-либо дополнительного контроля. При последующей заправке и пуске ракеты замечаний по работе данного узла не было. Система «Энергия—Буран» заправляется водородом. Полный цикл заправки водородом ракетно-космической системы «Энергия-Буран» продолжается двое суток и включает следующие операции: — продувку системы азотом, с анализом в ряде точек на допустимое содержание кислорода; — продувка газообразным водородом, с анализом на содержание азота; — захолаживание, заправку и переход в режим циркуляции. Важным периодом является переход к минусовым температурам, поскольку при этом возможно примерзание подвижных элементов за счет выпадения влаги при их охлаждении и ее последующем замерзании. Я предупредил об этом оператора пуль¬та, управляющего автоматикой ракеты. Переход от плюса к минусу произошел после 2-х часов ночи. Оператор «зевнул» и клапан заправки, при подаче команды на борт ракеты, не шевелится — примерз. Грозила отмена работы. В непосредственной близости на заправочной магистрали находится мощный клапан наземной системы, у которого усилие поршня превышает тонну, и при его срабатывании сотрясается вся конструкция. Я предложил воспользоваться этим. После нескольких срабатываний клапан ракеты начал функционировать, и пуск ракеты прошел успешно. Опыт создания ракетно-космической системы «Энергия— Буран» показывает, что успешное функционирование такого сложного комплекса возможно только при слаженной работе многочисленных коллективов различных организаций и, в первую очередь, их руководителей. Когда очередная заправка ракетно-космической системы «Энергия—Буран» прошла без замечаний и «Буран» приземлился в автоматическом режиме строго в середине посадочной полосы при сильном боковом ветре, наши работы по созданию и доводке криогенных систем были завершены. Закончилось мое длительное пребывание на Байконуре.

ЛИКВИДАЦИЯ НПО «КРИОГЕНМАШ»

В Балашихе полным ходом уже шло разрушение криогеники при отсутствии к этому объективных предпосылок. При моем обращении в правительственные и судебные органы на явное нарушение законов я получал горячую поддержку на словах. Но когда доходило до конкретных решений, то в дело включались другие факторы, о которых все догадывались, и принималось противоположное решение. Моя докладная о значимости криогеники для различных областей деятельности человека и необходимости ее сохранения была положена на стол Президенту Б.Н. Ельцину. Ответа, естественно, не последовало. При обсуждении данной проблемы в Комитете по науке и технике ведущий специалист заметил: «Наверное, не правильно выбрана цель. Попробуйте бороться за разрушение криогеники, и у вас получится». Из НПО, тем временем, изгонялись талантливые специалисты, поскольку они имеют свое мнение и всегда неудобны. Посредством поставки неотработанного оборудования распадались отношения с зарубежными фирмами, с огромным трудом ранее установленные. Отвергалась возможность совместной работы с инофирмами. Созданное в 1972 году НПО «Криогенмаш», федерального подчинения, которое В.П.Беляков считал главным итогом жизни, было ликвидировано приказом Госимущества № 1723Р от 30.09.93 г. и постановлением Главы г. Балашиха, №1040-18 от 16.11.93 г. Если ранее рекламно-коммерческий журнал США отводил НПО «Криогенмаш» второе место в мире по техническому уровню и объемам производства, и мы жестко боролись за освоение новых рынков сбыта криогенного оборудования, то в настоящее время в связи с ликвидацией НПО «Криогенмаш» в стране нет организации, способной выполнить крупные проекты. Так, по результатам исследований, проведенных на опытных термоядерных установках Т-15, JET, TORE-SUPRA и TRJAM-IM, было принято решение о создании опытно-промышленного реактора ITER и объявлен тендер на его криогенную систему. Первоначально был принят проект НПО «Криогенмаш», который отличался оригинальным «ампульным» исполнением холодного блока гелиевой установки. Такой многомиллионный заказ обеспечивал бы интенсивное развитие криогеники и загрузку завода профильной продукцией. В настоящее время, по¬сле длительного затишья ведущие страны мира приступили к созданию опытно-промышленной установки ITER. К сожалению, в связи с ликвидацией научных и конструкторских подразделений, а также потерей возможностей производства мы не можем участвовать в данном проекте. В заключение данного раздела с горечью можно отметить, что Балашихинский кислородный завод, созданный в 1944 году лауреатом Нобелевской премии академиком П.Л. Капицей и расположенный на улице имени члена-корреспондента Академии В.П. Белякова, находится в собственности компании Linde.

ПОДГОТОВКА КОНСТРУКТОРОВ В МГУИЭ (МИХМе)

В процессе создания изделий наукоемкого криогенного оборудования периодически встречаются новые, трудно объяснимые явления, которые, зачастую, приводят к аварийным ситуациям. Так, в момент открытия расходного клапана при давлении в резервуаре 0,2 МПа произошло разрушение конструкции, рассчитанной на рабочее давление 16 Мпа. Проведенные исследования позволили вскрыть сложный механизм заполнения криогенной жидкостью тупиковых отводов при гидроударах в системе. Возникающее повышение давления более чем на порядок превышает первоначальное возмущение и было мною названо вторичный гидроудар. При теоретическом исследовании необходимо было учитывать волновые явления при подвижной границе фронта жидкости. Полученные зависимости позволили впервые определить области применения уравнений движения для сжимаемой и несжимаемой жидкостей, а также количественно определить погрешности методик. Многие проблемы, по которым для конкретных условий были найдены инженерные средства защиты, остаются нерешенными. Например, остается неисследованным процесс «схлопывания» больших паровых полостей в криогенной жидкости, приводящий к разрушению мощных конструкций. Думаю, что данное явление аналогично кавитационным схлопываниям маленьких пузырьков. Необходимость более глубокого познания процессов в создаваемых системах, а также естественное желание поделиться полученными знаниями явились причиной того, что после окончания института я практически непрерывно читал лекции студентам. Это были гидравлика, затем специальная гидравлика компонентов топлива ЖРД. Большой опыт создания криогенных систем и опубликованные монографии позволили создать в МГУИЭ новый курс «Жидкостные криогенные системы», который является основой для различных криогенных технологий. Роль прикладной науки и особенно конструкторов в развитии криогеники необычайно велика. Не случайно их именами называются конструкции или схемные решения — сосуд Дьюара, цикл Капицы (цикл низкого давления с турбодетандером) и т. п. Вместе с тем к конструктору предъявляются высокие требования. Он должен обладать широтой взгляда на решение технической проблемы и иметь абстрактное мышление. Понимать физические процессы на всех режимах работы установки или данного узла. Знать достижения прикладной науки и воплотить их в реальную конструкцию. Провести оптимизацию функций каждого элемента конструкции, оценить их стоимость. В настоящее время победить в тендере при продаже ВРУ или другого криогенного оборудования практически невозможно, если в конструкции отсутствуют новые достижения прикладной науки. Так, успешная продажа ВРУ стала возможной после того, как все ведущие фирмы мира купили лицензию на нашу конструкцию разделительной колонны, позволяющую уменьшить ее диаметр с 6 до 3 метров в ВРУ, производительностью 80 т/ч по кислороду, и сделать колонну транспортабельной. Начало работы молодых специалистов в конструкторском бюро ранее было связано с длительным процессом доучивания, когда приказом они закреплялись за опытными конструкторами, которым данная работа дополнительно оплачивалась. Считается, что конструктор сформировался, если он прошел «первый круг Ада»: — самостоятельно разработал узел; — при его непосредственном участии узел изготовлен в производстве; — выехал на место монтажа изделия и провел сдаточные испытания; — на всех этапах осуществлял доводку конструкции, внося усовершенствования «листками изменений». Большое внимание качеству обучения специалистов на нашей кафедре уделяли П.Л. Капица и ведущие специалисты Института физических проблем, сформировавшие школу подготовки криогенщиков в МИХМе. Петр Леонидович говорил: «...важно, чтобы основа знания давалась крупными учеными, которые закладывали бы фундамент, сообщали молодежи то, что нужно для построения здания...». Он настойчиво боролся с такой формой обучения, когда на лекциях в том или ином виде просто пересказывается материал учебника. «...все наше воспитание инженеров ведется так, чтобы если не убить, то, во всяком случае, не развивать стремление к самостоятельному, оригинальному мышлению...». В современных условиях произошли принципиальные изменения: в результате проводимой политики по оплате труда из высшей школы интенсивно вымываются талантливые ученые. Опытные конструктора в КБ принципиально не могут воспитывать для себя конкурентов. Вместе с тем в КБ требуются конструктора, способные создавать оригинальные и конкурентоспособные конструкции. Учитывая новые требования к нашим выпускникам на современном этапе, был сформирован курс «Практические основы конструирования на базе криогенной техники». Цель курса подготовить инженеров-конструкторов, способных ориентироваться в современных условиях реальных производств и создавать как криогенное оборудование, так и оборудование, используемое в различных областях промышленности. В МОМ'е, еще в период перестройки, было принято дальновидное решение и открыта тема, которая должна обеспечить сохранность всей технической документации, включая цеховые технологии, связанные с созданием ракетно-космической системы «Энергия—Буран». Отечественными криогенщиками накоплен огромный опыт создания комплексов для ракетно-космических систем, авиации и флота, систем криогенного обеспечения термоядерных реакторов, протонного ускорительно-накопительного комплекса (УНК); воздухоразделительных установок и ряда жидкостных систем различного назначения. Безусловно, данный опыт должен быть наиболее полно передан молодому поколению, поскольку при любых условиях он будет востребован.
(Из книги: Филин Н.В. Криогенные технологии в решении актуальных задач техники и проблем экологии. Мы создавали криогенику.-М.: МГУИЭ, 2006.-Стр.83 - 130)