| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
Примерно в это же время стали исследоваться кумулятивные снаряды с металлической облицовкой также в Германии и Австрии. Правда, там не получалось сформировать металлическую кумулятивную струю — по центру воронки шел трубчатый взрыватель, как и в первых советских снарядах. А патент на кумулятивный боеприпас получил в Германии Франц Томанек в 1939 году. До этого он несколько лет исследовал кумулятивные эффекты в облицованных воронках, используя для облицовки даже стекло. Кстати, сейчас — в 1943 году — немцы в качестве облицовки применяли цинк — вся медь шла на флот, а почему не применяли железо — было непонятно — как и цинк, оно быстро разламывается в струе, но хотя бы плотнее, то есть его пробиваемость выше — в этом плане цинк уступал железу процентов на пятнадцать минимум, а меди — на все тридцать. Ну, нам-то это было на руку — немецкие кумулятивы даже при внешнем сходстве с нашими имели меньшую пробиваемость — даже в копии нашего РПГ-7 они использовали цинк — как было написано в их докладной — "для унификации процессов поставок".
У американцев уже применялась Базука — реактивная граната калибром 60 миллиметров. Как и остальные страны, американцы применяли инерционный ударник, поэтому точность подрыва была недостаточной и пробиваемость их оружия была ниже относительно теоретически возможной. Вернее, не столько точность, сколько разброс времени подрыва — получился зазор чуть поменьше, увеличилось трение — и взрыв происходит с некоторым запаздыванием. Или наоборот — зазор больше — и взрыв происходит раньше расчетного. Механика — слишком ненадежный инструмент для кумулятивов.
Мы, правда, поначалу ее и использовали, так как другого не было. Но я еще осенью 1941го года запустил проекты по выращиванию разных кристаллов, нацеливаясь прежде всего на кремний. Но не только. Вторым кристаллом, по которому мы начали работы, был кварц. Тем более что до войны исследования по выращиванию кварца велись во всем мире — ультразвук и стабилизация частоты в радиоаппаратуре были нужны всем, а источником кварца были только природные залежи, вплоть до того, что во время войны из той же Бразилии из-за немецких подводных лодок их возили в США и Англию самолетами. Так что искусственный кварц интересовал всех.
Например, в Германии с 1933го года вел исследования Наккен, но он использовал изотермическую схему, то есть схему с одинаковой температурой по всему полю автоклава — уже через сутки стекло, из которого в раствор поступали вещества для роста кварца, обрастало тонкокристаллическим кварцем и рост останавливался. Просто растворимость кварца и кварцевого стекла в водных растворах солей при повышенных температурах и давлениях различна, и в итоге кварц покрывает стекло, и вещества из него не поступают в раствор — рост кварцевого кристалла остановится.
А ведь еще в начале века в Турине Г.Специа использовал градиентный способ, когда верх автоклава, где происходит рост кристаллов, нагрет меньше, чем низ, где находится более горячий раствор — соответственно, раствор стекла за счет конвекции поднимался вверх, там из-за меньшей температуры снижалась растворимость стекла и на затравку осаждался кварц, а обедненный и подостывший раствор опускался вниз, где снова нагревался, насыщался нужными веществами и опять поднимался вверх — за счет того, что внизу было теплее, там кварц не осаждался и не закрывал стеклу возможность перехода в раствор. Таким способом Специа выращивал кристаллы из метасиликата натрия размером до двух кубических сантиметров и весом до пяти грамм.
Мы начали было выращивать кристаллы методом Наккена, даже получали полуграммовые кристаллы, которые использовали для радиоаппаратуры, но мало, на сотню-полторы радиостанций в месяц. Но я-то из своего времени помнил про искусственные кристаллы весом в несколько килограммов. И ведь как-то их делали ! "Рыба есть, ловить надо уметь". Так что мы продолжали искать — информацию об опытах Специя нарыли в процессе сбора и конспектирования разрозненных книг и статей в журналах. И дело пошло. Правда, потребовалось модифицировать автоклавы — добавить горизонтальную перфорированную перегородку, разделявшую две температурные зоны, добавить второй комплект нагревательной и измерительной аппаратуры, чтобы их контролировать. Но почти сразу пошли кристаллы размером до пяти кубических сантиметров, что повысило выпуск стабилизированных радиостанций до трехсот, а затем и до пятисот аппаратов в месяц.
И мы расширяли производство синтетического кварца — если до этого у нас действовало порядка сотни автоклавов объемом всего по три литра, пустив на них несколько расстрелянных орудийных стволов, то к лету сорок третьего мы отладили и ввели в действие уже десять автоклавов на двадцать литров, чтобы выращивать более крупные кристаллы — все-таки у нас они получались с дефектами, так что не все участки можно использовать, да и требования к ориентации по осям кристаллической решетки приводили к большому количеству отходов — в мелких кристаллах слишком много материала шло в отбросы относительно размера самого кристалла — в крупных процент пригодных участков гораздо выше. Хотя и растут они дольше — общий рост что для мелких, что для крупных — примерно один миллиметр в сутки с каждой из сторон. Соответственно, чтобы вырастить кристалл диаметром десять сантиметров — на кило триста веса — требуется 50 дней. Долго, хотя и терпимо. Но тут мы больше беспокоились о другом — выдержит ли аппаратура такие высокие температуры и давления такое длительное время, да и управляющая электроника наверняка даст сбой, и источники питания могут подвести — MTBF нашей аппаратуры не давала гарантий.
Но снова помогли широкие исследования. Как ни парадоксально, уменьшение разницы температур в горячей и холодной зонах с сорока до двадцати градусов увеличило скорость роста до двух миллиметров в сутки — видимо, до этого часть кварца просто не достигала затравки и выпадала обратно в горячую зону, где снова растворялась и делала новую попытку осесть на затравку. Так что 25 дней — уже терпимо, но и этот срок мы уменьшили, правда, пока за счет уменьшения конечных размеров кристаллов — шесть сантиметров диаметром — это хотя всего триста грамм кварца, зато всего две недели — уже терпимый срок. И разработчики конструировали установки с более тонкой схемой управления тепловыми полями — дополнительные нагреватели, термопары, аналоговая схема управления — им там возиться и возиться. Ну, может что-то еще более эффективное и получится.
Тем более что с начала сорок второго острота дефицита пьезоэлектриков была решена и без кварца. Ведь самих по себе пьезоэлектриков существует несколько сотен. В качестве палочки-выручалочки мы выбрали сегнетову соль. Это вещество было известно еще с 17го века — аптекарь во Франции по фамилии Сегнет (Сегнэ) применял ее для лечения болезней желудка, его же фамилия и стала названием этого вещества. И производство этой соли — простецкий процесс — недаром ее получали в столь далекие времена — винная кислота плюс поташ, затем добавить соды — и соль выпадает в осадок. Проще пареной репы. Это не сотни и даже тысячи атмосфер, а также сотни градусов, что необходимы для выращивания кварца, точнее, для повторения природных условий, в которых он выращивается. Эту соль можно приготовить даже в домашних условиях. И вырастить из нее кристаллы — тоже, точно так же, как мы в школе выращивали "коралловые ветки" из медного купороса, только вместо затравки надо использовать не проволоку, обмотанную шерстяной ниткой, а кристалл самой соли. Ну и аппаратура у нас была — не трехлитровая банка, а термостат.
Причем пьезоэффект сегнетовой соли был в три тысячи раз сильнее, чем у кварца. В три тысячи раз. Легкий удар молотком по достаточно крупному кристаллу мог сгенерировать напряжение свыше двухсот вольт. В СССР даже разрабатывались системы полевой связи по телефону, не требующие питания — установленная в качестве мембраны пластина из сегнетовой соли генерировала достаточно напряжения, чтобы оно смогло пройти несколько километров до другого аппарата.
Собственно, и само изготовление кристаллов этой соли было хорошо освоено во всем мире, в том числе и в СССР. Правда, больше в лабораторных условиях, по несколько грамм. Но и эти количества нас вполне устраивали — мы начали выпускать радиостанции со стабилизацией частоты на основе пьезоэлементов из сегнетовой соли уже с начала срок второго года, причем сразу по десятку аппаратов в сутки — прежде всего для авиации и танкистов, то есть там, где требовалась высокая стабильность частоты. В самолетах — понятное дело, пилоту особо некогда постоянно подкручивать рукоятки регулирования, а в танках для этого выделялся отдельный член экипажа, который занимал лишний заброневой объем, а он — штука дефицитная, из-за радиста вес танка повышался где-то на две тонны.
Мы, правда, от радиста-то избавились, но объем не уменьшили — в старых танках и самоходках и смысла не было, да и в новых нашлось чем его занять — дополнительный боекомплект, топливо, более мощные, а следовательно и более объемные воздушные фильтры еще никому не вредили. Со старыми радиостанциями от радиста избавиться и не удалось бы — постоянная тряска, изменение температуры, влажности — все это воздействовало на аппаратуру, меняло положение витков в катушках индуктивности, расстояние между обкладками конденсаторов — и частота плыла, так что хочешь что-то услышать — возвращай ее обратно подкручиванием рукояток. В аппаратуре со стабилизаторами такое подкручивание выполнялось схемой устройства — несколько дополнительных конденсаторов, резисторов, ламп и пьезоэлементов заменяли человека — внутренние объемы совершенно несопоставимые. Правда, поначалу мы ставили на каждую радиостанцию только по одному пьезоэлементу, что снижало количество доступных частот, а следовательно и гибкость, и защищенность радиосетей, но где-то с лета сорок второго, удовлетворив первый голод на стабилизированные радиостанции, мы начали наращивать возможности аппаратуры — ставить по два, три, пять пьезоэлементов, рассчитанных на свои диапазоны, точнее — линейки, наборы — частот.
ГЛАВА 21.
Эти же кристаллы сегнетовой соли мы использовали и для взрывателей кумулятивных снарядов — разброс времени подрыва по сравнению с механическими системами резко уменьшился, что позволило применить более эффективные схемы кумулятивных воронок — теперь нам не надо было делать их исходя из худших условий подрыва. Хотя и механические взрыватели оставили — для дублирования. Дублирование требовалось, так как пьезоэлементы на сегнетовой соли, хотя и выдавали гораздо большее напряжение, чем кварц, но были менее надежными.
Так, уже при температуре в 56 градусов они начинали разлагаться, что требовало дополнительных телодвижений. Ведь, скажем, в радиоаппаратуре присутствуют довольно горячие лампы, и температура запросто может превысить и шестьдесят градусов. Пришлось ставить пьезоэлементы в отдельные термобоксы, вводить отдельные радиаторы и принудительную вентиляцию. В снарядах для танковых орудий мы вообще пока не стали применять эти элементы — нагреться в стволе они могут запросто, особенно после интенсивной серии выстрелов, а вентилятор на снаряд уже не поставишь, да и брать в стволе холодный воздух неоткуда. И нагрузить экипаж отслеживанием за тем, чтобы снаряд с таким взрывателем находился в стволе не больше минуты — тоже не выход — у экипажа и без того забот хватает. Вот на РПГ, а позднее и на РС ставить такие взрыватели ничто не мешало — вероятность их сильного нагрева невелика, особенно если будут следить за тем, чтобы не держать оружие на солнце или близко к источникам тепла.
Но у сегнетовых кристаллов были и другие недостатки. Например, они были водорастворимы, хотя это и решалось закаткой в целлулоид или другой пластик. Еще они были хрупкие, так что требовалось защищать их от вибраций. Впрочем, тонкие кристаллы использовали только в радиоаппаратуре, а ее и так надо защищать от вибраций, ну и мы еще дополнили виброзащитой термобоксы. А в снарядах РПГ и РС ставились сравнительно толстые кристаллы, которые лучше выдерживали вибрации при полете, к тому же мы ставили их через резиновые прокладки. Тем не менее, радисты и экипажи всегда держали при себе комплект сменных пьезоэлементов, а из кумулятивных выстрелов не срабатывало семь процентов — высокая величина, хотя, наверное, далеко не всегда из-за пьезокристаллов.
Как бы то ни было, сегнетовые кристаллы как-то позволили нам продержаться до начала массового выпуска кристаллов из кварца. И еще послужат какое-то время, так как уж больно большой их объем мы сейчас выпускали. Начали мы, как я говорил, с лабораторных объемов — по несколько сот граммов в сутки с десятка-другого лабораторных постов. Впрочем, и в СССР до начала войны была примерно такая же ситуация. Исследования по промышленному выпуску кристаллов были инициированы в 1934. Правда, несколько лет было потрачено на изготовление кристаллов из сахарозы (а ее кристаллы — тоже пьезоэлектрики !). Зато набили руку на выращивании кристаллов, поэтому, наконец взявшись в 1939 за выращивание кристаллов сегнетовой соли, уже в 1940м году вышли на полузаводской уровень производства, а в 1941 — на заводской. Причем на выращивание кристалла весом 1,4 килограмма уходило всего 40 дней, тогда как в Физтехе подобные кристаллы вырастали за полгода — просто за счет других параметров. Причем технологию выращивания кристаллов разработали всего за полгода, и всего два — два! — человека — Николай Наумович Шефталь и его лаборантка.
С началом войны организовали завод, причем в качестве термостатов использовали деревянные бочки по 700 литров — первый же урожай с двадцати бочек дал 329 килограммов монокристаллов. В мае 1942го был разработан динамический метод выращивания кристаллов — с перемешиванием раствора. Именно этот метод мы и получили, когда наладили контакты по обмену научной и технологической информацией, так что две-три сотни килограммов в месяц было для нас не проблемой. А потом — уже мы придумали не перемешивать раствор, а вращать в нем саму затравку с кристаллом — рост стал еще быстрее. Так что проблем с пьезоэлектриками в общем-то не было, и дополнительные объемы кварца лишь улучшат и расширят их использование — так, температурная стабильность кварца в качестве генератора частоты все-таки выше, чем у сегнетоэлектриков — примерно в три-пять раз, что означает, что для радиостанций на кварце потребуется еще реже подкручивать рукоятку подстройки — да, хотя ее уже не надо крутить почти постоянно, как на вообще нестабилизированных радиостанциях, но раз в десять-пятнадцать минут — требовалось, именно из-за изменения температуры окружающей среды. Сейчас потребуется еще реже, а может и вообще не потребуется — посмотрим. А вот в танковых снарядах более широкое применение кварца будет очень кстати — это позволит применять более эффективные формы кумулятивной облицовки, что с появлением у фашистов новых танков и все более широким использованием противокумулятивных экранов становится очень актуальным.
Впрочем, в плане синтеза кристаллов у нас шли и другие работы, например — по рубину. Синтетические кристаллы рубина были получены еще в 1837 году, а в 1902 во Франции Вернейлем был разработан простой метод их синтеза. И, пока об этом методе мало кто знал, помощники Вернейля тут же провернули аферу по продаже искусственных рубинов — они ездили на восток и впаривали эти камни "со скидкой". Для правдоподобия в них даже вводились изъяны — в камнях просверливались небольшие отверстия и туда вставлялись кусочки антрацита или другой породы, а затем отверстия заливались тем же расплавом, из которого был сделан сам камень, и тщательно зашлифовывалось. Я же, узнав о том, что рубины уже делаются искусственно, тут же запустил исследования по их производству, благо метод Чохральского по выращиванию кристаллов нами использовался для изготовления слитков кремния. Ведь рубин — это не только и даже не столько украшение — это ценный технический камень — именно с началом его использования в качестве высокоскоростных подшипников наши гироскопы повысили устойчивость на два порядка, да и про лазеры на основе рубина я помнил и инициировал соответствующие исследования — прежде всего для самонаводящихся боеприпасов, так как горячее пятно от луча лазера будет надежно схватываться нашими ИК-датчиками, думаю, на любой местности и фоне. Фрицам пипец.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
