И ещё один фактор – организационный. Думаете, кто-то подгонял меня в разработке данной системы, подбадривал, обеспечивал средствами? Ничего подобного. Наоборот, все кругом считали, что мальчик занимается какой-то ерундой для удовлетворения собственного любопытства, играет с техникой. Зачем нужно устройство распределения нагрузок? Что оно даст команде судна? Ничего.
Как дело обстояло на тот момент, до разработки устройств автоматизации? Дежурный электрик похаживает вдоль ГРЩ (главного распределительного щита), смотрит на ваттметры, иногда на секунду нажимает на кнопку управления серводвигателем регулятора частоты, чтобы подравнять нагрузки параллельно работающих машин. Что изменит установка системы распределения? Разве вахту электрика можно будет отменить? Конечно, нет. У вахтенного много других забот, кроме уравнивания нагрузок. Кроме того, для установки системы автоматики потребуется дополнительное место в щите, потребуются дополнительные к существующим кабельные связи, потребуется время на монтаж, настройку, испытания. Электрики должны будут изучать устройство новой автоматической системы.
Наконец, всё это будет стоить немалые деньги. Надо организовывать серийное производство, искать завод – изготовитель. На заводе надо будет разработать целый комплекс оснастки для изготовления системы, подготовить производственный участок и участок для настройки и испытаний. Надо разработать инструкции для рабочих по настройке. И всё это только для того, чтобы судовой электрик чуть – чуть меньше имел забот по обслуживанию электростанции!
Откуда было знать начальству, что буквально через три-четыре года произойдёт взрывного характера процесс оснащения всех вновь проектируемых судов и кораблей системами полной автоматизации электростанций? В такой системе электрик уже ничего не должен делать. Вахтенные обязанности электрика перейдут к механику, сидящему за пультом управления всей энергетической установкой, включая электростанцию. Да я и сам этого не знал. Как я мог знать, что сам же в процессе утоления любопытства в течение последующих двух лет разработаю устройства автоматической разгрузки дизель-генераторов, устройства включения резерва мощности, устройства синхронизации и автоматической подгонки частот с помощью того же реверсивного магнитного усилителя, устройства контроля изоляции, устройства, информирующие оператора об аварийной ситуации? В такой комплексной системе без разработанной в данный момент системы распределения нагрузки принципиально не обойтись.
А терпели моё любопытство и трату времени на эти, по мнению начальства, игрушки потому, во первых, что я делал всё это попутно с разработкой регуляторов напряжения для физической модели ЭЭС с обратимым преобразователем на переменном токе. Во – вторых, потому, что особого внимания к трате денег тогда не было. И в третьих, что очень важно для организации научной работы вообще, у меня были умные начальники, особенно Олег Павлович Демченко. Этот человек понимал главное – людям, доказавшим делом, конкретными разработками способность к созидательному творчеству, не надо мешать, пусть делают, что хотят. Рано или поздно эти кажущиеся техническими забавами игрушки обязательно дадут полезный результат. И действительно, оглядывая многолетнюю историю своих «игр» на стенде ЦНИИ им. Крылова, с полной уверенностью утверждаю – ни одна! проработка не пропала, все дали результат, все воплотились в полезные системы, все реализованы и плавают на сотнях кораблей и судов!
Ещё раз повторяю руководителям творческих коллективов: неважно, в каких областях, хоть в технике, хоть в театре, хоть в музыке – давайте творческим людям делать всё, что они хотят. Это лучшее, самое выгодное вложение капитала!
Столько времени потратил я на изложение этого вопроса для того, чтобы подчеркнуть основу динамики технического прогресса – новые системы рождаются не от того, что кто-то придумал идеи устройств и систем. Идеи у творческих людей всегда в достаточном количестве. Дело в технических средствах, с помощью которых идею можно реализовать. Например, писатели фантасты, тот же Жюль Верн, много чего напридумывали, однако никому в голову не приходит приписать им авторство в реализации технических идей. Так же, как не считают автором, например, вертолёта Леонардо да Винчи. Идеи обретают форму, только когда появляются новые физические устройства, например, те же магнитные и транзисторные усилители, микросхемы, микропроцессорные контроллеры, вычислительные комплексы, оптронные развязки и т.п. новые технические средства. А уж когда они появляются, находятся способные инженеры, стремящиеся использовать новые свойства, новые технические возможности реализации идей.
2.20. Работы по созданию и исследованию физической модели электроэнергетических систем судов и кораблей с ядерными энергетическими установками
В 1956 году началось создание большого электротехнического стенда ЦНИИ им. Крылова для экспериментальных исследований, связанных с созданием электроэнергетики переменного тока судов с ядерными энергетическими установками. Основным источником электроэнергии на них должны были стать турбогенераторы переменного тока. Сразу встал вопрос о параметрах электроэнергии по напряжению и частоте. Оборудование должно быть максимально сжато по габаритам. Следовательно, надо повышать частоты вращения и напряжение. По напряжению сразу остановились на 400 Вольтах. По частоте споры шли о выборе величин 50 или 400 Гц. Из физических вопросов самыми главными были вопросы параллельной работы, синхронизации и обеспечения электроэнергией процесса расхолаживания ядерной установки в аварийных режимах. При существующем тогда очень слабом знании о процессах в системах машин переменного тока необходимо было проведение массы экспериментов. Для этого надо было создать модели основных источников электроэнергии частотой и 50 и 400 Гц. Генераторы типа МС к тому времени были уже созданы «Электросилой», но без автоматических регуляторов напряжения. Угольные регуляторы были беспрекословно отвергнуты. На корабли их не пустили, так как при ударах угольные шайбы РУНов, из которых состояли переменные сопротивления в цепи обмоток возбуждения, рассыпались, а суда и корабли должны были противостоять воздействию взрывов.
Кто же должен был разрабатывать регуляторы для физической модели электроэнергетической системы? Естественно – я, как единственный во всём ЦНИИ специалист по этому вопросу. Больше некому было поручить эту разработку. Ведь к тому времени я уже прошёл школу Цукерника, выполнил дипломную работу по регулятору, сделал макет регулятора для корабля на крыльях. Я и начал создавать эти регуляторы один за другим, для генераторов мощностью 25 кВт, 50 кВт, 100 кВт частотой 50 Гц и генераторов типа ГПЧ мощностью 75 кВт, частотой 400 Гц. Конечно, все вспомогательные работы по конструкции, по изготовлению, установке делали конструкторы и опытное производство. Для макетов же, то есть для первичного опробывания идей, многое приходилось делать собственными руками. Во всяком случае, на базе опыта этой работы рассчитать трансформатор, сделать из текстолита каркас катушки и намотать обмотки для меня уже не представляло какой-либо трудности.
Начав исследования процессов в машинах, сделал я и синхронизатор для включения на параллельную работу генераторов частотой и 50 и 400 Гц, сделал систему распределения реактивных токов.
Но к тому времени режим параллельной работы на ряде кораблей был отвергнут. Военные моряки решили, что не следует рисковать и приняли раздельную работу бортов. Это было верным решением ещё и потому, что максимальная мощность потребления электроэнергии на кораблях второго поколения определилась в количестве до нескольких МВт. При такой суммарной мощности генераторов ток короткого замыкания получался больше, чем так называемая предельная коммутационная способность автоматических выключателей. Лучшие выключатели «Электросилы» способны были выдержать в то время всего около 110 кА. При этом существенно, что в соответствии с техническими условиями, из партии в десять экземпляров, предъявляемых военной приёмке автоматов, семь «имели право» при пропускании через них указанного предельного тока КЗ выйти из строя.
Смонтировав машины физической модели на стенде, организаторы стали думать о том, что же с этими машинами делать. Регуляторы напряжения синхронных генераторов я сделал. Что дальше? А дальше надо было разрабатывать системы управления резервными источниками энергии.
2.21. Разработка первого в истории советского флота обратимого преобразователя
В данном случае идёт речь о преобразователе как части физической модели всей электроэнергетической системы на переменном токе. Технические подробности о разработке изложены под отдельной рубрикой. Здесь же только основные факты.
Самое основное в создании преобразователя не электрическая машина, а системы автоматического регулирования режимов его работы. Машины переменного тока Электросила к тому времени могла делать с любыми силовыми характеристиками, на любые мощности и обороты, на любые, практически, условия эксплуатации. А вот регуляторы завод делать тогда не умел. Надо сказать, и уметь не хотел. Директора завода исповедывали в те времена такую концепцию – надо специализироваться на собственно машинах, регуляторы пусть делают другие предприятия, в частности институт ИЭМ, занимавший помещения бывшего монастыря на Международном, (потом Сталинском, потом Московском) проспекте, дом 100.
Почему завод не делал регуляторы? По простой банальной причине. Для создания обратной связи принципиально необходимы усилители. Усилители существовали тогда только ламповые, то есть вакуумные. Ламповые приборы не выдерживали условий работы в энергетических корабельных установках. В связи с этим в корабельной электроэнергетике автоматических регуляторов вообще не было.
Поэтому, создав комплекс основных корабельных систем автоматического регулирования и управления в виде регуляторов напряжения, тока, частоты вращения и разности частот, углов между осями роторов, активных и реактивных токов синхронных генераторов и машин постоянного тока, валогенераторов, дизель и турбогенераторов, причём всех, освоенных серийным производством, я начал разработку резервного источника электроэнергии, необходимого как для физического пуска реактора, так и для расхолаживания в аварийной ситуации.
В то время (1957 год) создавать регуляторы для резервного источника питания ядерной установки можно было только на магнитных усилителях. Как раз я и подвернулся тогда со знанием теории автоматического регулирования, полученным в ЛЭТИ и знанием магнитных усилителей, полученным самостоятельно и применённым в дипломном проекте регулятора.
На базе этих знаний шаг за шагом решал я задачи регулирования режимов работы машин агрегата, состоящего из машины постоянного тока и синхронной. Один агрегат должен был питать потребители, обеспечивающие пуск реактора за счёт энергии батареи. Другой агрегат должен заряжать батарею в нормальном режиме ядерной установки. В процессе работы появилась идея объединить функции обоих агрегов в одном.
Идея это хорошо, на как её реализовать? В инверторном режиме синхронная машина должна работать в режиме генератора с автоматическим регулированием напряжения. В режиме заряда батареи синхронная машина должна вращать машину постоянного тока, то есть работать двигателем, получая питание от турбогенератора. Проблема здесь в том, как стабилизировать реактивный тока синхронного двигателя. В целом требовалось разработать комплекс систем автоматического управления, состоящий из 9 систем, обеспечивающих регулирование напряжения синхронной машины и автоматический пуск машины постоянного тока в аварийном режиме ЭЭС, подгонку частот и синхронизацию, четырёхступенчатый режим автоматического заряда и подзаряда аккумуляторных батарей, стабилизацию реактивного тока синхронной машины в двигательном режиме работы и напряжения машины постоянного тока в инверторном режиме преобразователя. Все системы могли быть созданы с использованием магнитных усилителей.
В результате почти годовой работы я решил все эти задачи, разработал все необходимы автоматические регуляторы, часть узлов отдал в конструкторский отдел и в опытное производство, часть изготовил собственными руками. Настроив всю систему физических моделей, сняв статические и динамические характеристики (осциллограммы), написав толстый технический отчёт, с интересом наблюдал разговоры начальников, своих и командированных в институт из в/ч, обсуждавших эти результаты.
На базе перечисленных разработок промышленность в лице «Электросилы» выбрала одну из готовых машин постоянного тока мощностью в несколько сотен киловатт и создала опытный и поставочный образцы штатного обратимого преобразователя.