Картина Мира

Оптические приборы Алексея Николаевича Крылова

В архиве Академии Наук СССР и в Центральном Государственном архиве Военно-морского флота в Ленинграде хранится много неопубликованных документов, освещающих разностороннюю и разнообразную деятельность Алексея Николаевича Крылова.

Герой Социалистического Труда, заслуженный деятель науки и техники, акад. А. Н. Крылов был не только выдающимся учёным, но и талантливым педагогом, изобретательным конструктором, способным организатором и опытным военным моряком, не только знаменитым кораблестроителем, но и блестящим математиком и механиком, видным специалистом в области военно-морской оптики, артиллерии и стрельбы на море.

Центральное место в исследованиях А. Н. Крылова занимают его работы по теории корабля, которые завоевали ему мировую известность. Однако А. Н. не замыкался в рамках своей основной специальности и работал в различных направлениях: занимался теоретическими исследованиями в области математики, исследовал вопросы, связанные с упругими колебаниями механических систем; работал над созданием приборов управления огнём, гироскопов и морских оптических приборов; занимался исследованиями специальных вопросов в области морской артиллерии и стрельбы на море.

В трудные минуты А. Н. всегда приходил на помощь нашей промышленности и морскому флоту в решении вопросов, которые никто, кроме него, не мог решить.

Пламенный патриот, горячо любящий свою родину, А. Н. отдал все свои творческие силы на то, чтобы возвеличить отечественную науку и усилить мощь русского морского флота.

После Великой Октябрьской социалистической революции А. Н. преданно служил советскому народу и, выполняя ответственные задания партии и правительства, принёс огромную пользу социалистическому строительству нашего государства.

Материалы, характеризующие разностороннюю деятельность А. Н. Крылова, настолько обширны и разнообразны, что их даже вкратце невозможно изложить в рамках одной статьи. Поэтому в настоящей статье мы ограничимся только беглым рассмотрением некоторых работ А. Н. Крылова в области оптики, неизвестных широкому кругу читателей.

Оптические прицелы

Первой работой А. Н. Крылова в области оптики было конструирование оптических прицелов для орудий морской артиллерии.

Когда началась русско-японская война, японский флот был вооружён отличными оптическими прицелами, на вооружении же царского флота не было ни одного.

Для того чтобы обеспечить оптическими прицелами суда эскадры, уходящей на Дальний Восток, Обуховский завод срочно пустил в производство оптические прицелы конструкции инженера Я. Н. Перепелкина, причём, ввиду отсутствия на заводе своей оптикомеханической мастерской, завод собственно не изготовлял их, а собирал из деталей и узлов, изготовляемых частными кустарными мастерскими.

Оптические прицелы Обуховского завода должны были быть изготовлены к 1 июня 1904 г. Однако, ввиду сложности конструкции Я. Н. Перепелкина и кустарных условий производства, их выпуск значительно задержался. Согласно телеграммам адмирала Небогатова Морскому техническому комитету, ещё 7 февраля 1905 г. не все прицелы были доставлены заводом, мало того, полученные прицелы оказались в совершенно незаконченном виде. Поэтому, чтобы превратить их в боевые приборы, пришлось вызвать техника и мастеровых Обуховского завода, которые доделали кронштейны и смонтировали прицелы уже во время пути следования эскадры [5].

Наконец, ввиду сложности конструкций этих прицелов,требовалось значительное время для того, чтобы артиллеристы в совершенстве изучили этот новый для них вид вооружения.

В таком печальном положении находилось обеспечение оптическими прицелами царского военно-морского флота, когда А. Н. Крылов занялся конструированием оптических прицелов.

Хотя А. Н. до этого времени никогда не занимался оптикой, но здесь с присущей ему энергией и изобретательностью он взялся за решение этой серьёзной и сложной задачи и в необычайно короткий срок разработал и предложил Морскому министерству проект оптического прицела упрощённого типа [6].

В архивах нам не удалось обнаружить ни чертежей, ни описаний прицелов А. Н. Крылова, вследствие чего мы не имеем возможности подробно описать их конструкцию. Из документов Морского технического комитета известно только то, что изготовленный прицел был стальным, его увеличение трёхкратным, а углом поля зрения 10°; что при ночной стрельбе он освещался лампочкой и объектив его был укреплён на мушке, а перекрестие нитей на целике, который выдвигался вместе с прицелом. При стрельбе на дальние дистанции, чтобы плоскость объектива оставалась перпендикулярной линии прицеливания, объектив поворачивался. Также поворотом объектива сохранялось его положение перпендикулярно линии прицеливания при стрельбе с поправками на мушке, когда менялось расстояние от центра объектива до перекрестия нитей.

Управляющий Морским министерством одобрил проект А. Н. Крылова и поручил ему обеспечить изготовление 125 прицелов его конструкции для кораблей 2-й Тихоокеанской эскадры.

24 августа 1904 г. эти прицелы были изготовлены и поступили на испытания флота. В рапорте комиссии морских артиллерийских опытов от 7 X 1904 по этому поводу было записано: «прицел подполковника Крылова имеет то преимущество перед обыкновенным, что, увеличивая ясность видения цели, он даёт возможность более точно наводить, причём, как выяснилось, при бывшей во время стрельбы скверной дождливой погоде даёт возможность продолжать стрельбу с достаточной точностью (контроль квадрантом) даже тогда, когда наведение в цель по обыкновенному прицелу за неясностью цели становится невозможным».

При испытании прицелов А. Н. Крылова на крейсере 1-го ранга «Адмирал Корнилов» в кампанию 1905 г. было установлено, что «оптические прицелы поднолковника Крылова, будучи сами по себе очень простого устройства, способствуют быстрому улавливанию цели, несмотря на большие дистанции. Угол поля зрения прибора 10° настолько достаточен, что после выстрела можно следить за падением снаряда. Во время стрельб, при всяких углах возвышения, действовали исправно и по поверке согласованье с осью орудия не нарушалось».

Основными достоинствами прицела А. Н. Крылова были простота его изготовления, удобство пользования и дешевизна (прицел был изготовлен в короткий срок и стоил всего 25 рублей). Вследствие этого, прицелы А. Н. Крылова были приняты на вооружение флота, установлены на кораблях 2-й Тихоокеанской эскадры и применялись в русско-японскую войну.

Вскоре после выполнения первого задания по изготовлению оптических прицелов, Морской технический комитет поручил А. Н. Крылову разрешение вопроса о приспособлении оптических прицелов к орудиям броненосца «Николай I».

Прицелы Обуховского завода имели одинаковые оптические трубы и отличались только кронштейнами для крепления их на орудиях различных систем. Однако при обсуждении в Морском техническом комитете вопроса о приспособлении этих прицелов к 6-, 9- и 12-дюймовым орудиям броненосца «Николай I » выяснилось, что приспособить их к этим орудиям не представляется возможным.

А. Н. успешно выполнил и это задание и представил комитету изготовленный образец оптического прицела его конструкции [6].

Из доклада председателя Морского технического комитета от 30 ноября 1904 г. известно, что в своём прицеле А. Н. приспособил готовые оптические трубы, купленные у торговых фирм, и что часть труб имела ночное освещение. Конструкция прицела, по сравнению с прицелом Обуховского завода, была значительно упрощена, вследствие чего прицелы могли быть изготовлены в месячный срок, а стоимость каждого составляла около 200 руб., в то время как оптический прицел Обуховского завода, образца 1903 г., стоил 1150 руб.

Морской технический комитет утвердил представленный А. Н. Крыловым образец прицела и заказал его для орудий броненосцев «Николай I» и «Александр II».

1 декабря 1904 г. А. Н. предложил главному инспектору морской артиллерии применить оптические прицелы его конструкции на 57- и 75-миллиметровых орудиях и пулеметах, установка которых намечалась на новых миноносцах, однако это предложение Морским министерством осуществлено не было.

31 мая 1905 г. А. Н., ознакомившись с необходимыми для конструирования оптических прицелов деталями установок 6- и 12-дюймовых орудий, установленных на броненосцах Черноморского флота «Екатерина II», «Георгий Победоносец», «XII Апостолов» и «Синоп», в рапорте на имя главного инспектора морской артиллерии доложил, что для всех орудий этих броненосцев могут быть изготовлены оптические прицелы его системы, подобные тем, которые уже были ранее изготовлены им [5].

Что касается 12-дюймовых установок броненосца «Екатерина II», то А. Н. нашёл необходимым изменить систему прицельного приспособления таким образом, чтобы наводка орудия могла быть производима командиром из башни, а не с крыши её, как это приходилось делать раньше со старым прицелом. Такое прицельное приспособление может быть устроено, применив для этого длинную (около 4 фут.) оптическую трубу с 2 призмами, подобную перископам подводных лодок с соответствующим механическим устройством, сущность которого была показана А. Н. на представленной им схематической модели.

Морской технический комитет 19 июля 1905 г. одобрил проект А. Н. и признал необходимым снабдить броненосец «Екатерина II» его прицелами со специальными механическими приспособлениями для наводки из башни. Однако морской министр, несмотря на бесспорную целесообразность проекта, не утвердил решение комитета, не разрешил отпуск средств, необходимых для перевооружения броненосца новыми прицелами, а поручил А. Н. улучшить прицелы Обуховского завода, образца 1903 г. Выполняя и это задание, А. Н. принял участие в работе Якова Николаевича Перепелкйна по созданию нового образца оптического прицела Обуховского завода, принятого на вооружение флота в 1907 г.

Прибор «отмечатель»

В 1907—1909 гг. А. Н. Крылов изобрёл оптический прибор «отмечатель» для обучения наводке при качке, история которого описана нами в настоящей главе. Это изобретение имело чрезвычайно большое значение для русского военно-морского флота, так как, не смотря на настойчивые попытки во всех флотах мира разработать данный вопрос, он нигде не получил положительного разрешения. (Рис. 1).

«Все это ручное, без малейшего намека на Вашу идею», — писал о заграничных приборах для обучения наводке в начале 1911 г. А. Н. Крылову Я. Н. Перепелкин — один из ближайших сотрудников А. Н. по Обуховскому заводу.

Во время первой империалистической войны оптический прибор «отмечатель» дал возможность русскому флоту лучше подготовиться к стрельбе на кораблях при качке, чем его противнику — германскому флоту.

В 1907 г., работая на Обуховском сталелитейном заводе над усовершенствованием старого оптического прицела, А. Н. Крылов теоретически разработал способ стрельбы во время качки. Для этой цели он применил изобретенный им специальный кренометр и качающийся оптический прицел, автоматически удерживаемый в вертикальной плоскости, причём для действия подъёмным механизмом к станку был приспособлен электрический двигатель [7].

Продолжая свои исследования в заводских условиях, на полигоне и во время опытных стрельб на качке с лодки «Уралец», А. Н. убедился в правильности своих первоначальных теоретических изысканий и пришёл к выведу, что главнейшая трудность наводки орудий на море происходит от качаний самого корабля.

«Задача наводки, — писал А. Н. Крылов в 1910 г., — заключается в том, чтобы, двигая орудие по горизонтальному и вертикальному направлению, поймать цель в поле зрения трубы прицела, привести её на перекрест нитей (оптический центр) трубы и затем удерживать цель на перекрестье нитей трубы непрерывными движениями орудия в вертикальном и горизонтальном направлениях до момента выстрела, тогда только затяжка трубки и личная ошибка наводчика, происходящая от запаздывания или упреждения в нажатье кнопки, будут если не вполне уничтожены, то по крайней мере значительно уменьшены. Однако, удерживать цель на перекрестье трубы движением орудия, даже короткое время, дело далеко не лёгкое, требует большого навыка».

Сложность и трудность стрельбы при качке привела А. Н. к необходимости разработать прибор для обучения наводке при качке, при помощи которого перед глазами наводчика производилось бы такое качание щита, которое заставляло бы его придавать прицельной линии движение, тождественное с движением, какое она будет описывать при действительной качке корабля. Это упражнение в наводке и в стрельбе должно было производиться без фактической стрельбы.

Прибор этот должен позволять менять как элементы качки, так и комбинации качки килевой, боковой и рысканья на курсе в соответствие с различным направлением движения судна относительно волнения.

Разработав схему указанного выше прибора, 29 октября 1909 г. А. Н. обратился в Морское министерство с просьбой отпустить аму 1000 рублей на расходы, связанные с изготовлением опытного образца прибора, названного им «отмечателем» [8]. Требование А. Н. было удовлетворено.

В ноябре 1910 г. «отмечатели» Крылова были изготовлены и переданы для испьпания на корабли Балтийского отряда и Черноморского флота [9].

«Отмечатель» состоит из станка с подвижной мишенью и самовзводного бойка. Станок установлен вне орудия, а боёк закреплен на орудии и двигается с ним при наводке.

Два наводчика наводят заранее согласованные прицельные трубы на точку прицеливания, нанесённую на мишени «отмечателя». Наведя орудие на неподвижную мишень и спустив боёк, наводчики получают на мишени укол — точку попадания, отвечающую точке прицеливания, которую отмечают особым знаком, обозначающим верное попадание. Приведя мишень в движение, равносильное качке корабля, наводчики, чтобы «попасть в цель», наводят орудие, а полученные отметки бойка на мишени, если они не совпадают с «верным попаданием», показывают вертикальные и горизонтальные отклонения попаданий, происшедшие от ошибок наводки.

«Отмечатели» были испытаны в навигацию 1911 г. на кораблях Балтийского отряда и Черноморского флота, и на основании результатов испытаний было вынесено решение о том, что скорейшее снабжение флота этими приборами является настоятельно необходимым.

В соответствии с этим решением артиллерийского отдела «отмечатели» были пущены в производство и приняты на вооружение русского военно-морского флота.

Упредитель

В 1907 г., по заданию Морского министерства, А. Н. Крылов разработал схему прибора для определения отклонения целика на ход противника, так наз. «упредитель», который применялся для определения величины бокового отклонения целика в зависимости от хода и курса цели [1].

По проекту А. Н. «упредитель» предназначался для определения отклонения целика в тех случаях, когда стреляющий корабль неподвижен и движется только цель, а также для определения отклонения целика при движении обоих кораблей.

Прибор «упредитель» состоял из прицельной трубы, жироскопа, часового механизма и передаточного механизма. В поле зрения окуляра была поставлена сетка с делениями и две подвижные нити.

Наблюдатель, наведя трубу на цель так, чтобы она пришлась на О сетки, сцепляет трубу с жироскопом и всё время нитью следит за целью, действуя вручную на головку микрометра. Отстояние нити от О сетки и есть искомый угол бокового упреждения.


Эскиз А.Н. Крылова «Шкала сетки упредителя»

Для получения угла с учётом скорости хода стреляющего корабля служит вторая подвижная нить, передвижение которой идёт в связи с работой судовой машины, иначе, скоростью хода стреляющего корабля.

В момент сцепления трубы с жироскопом автоматически сцепляется и эта нить с передвигающим её механизмом, а также пускается в ход секундный часовой механизм. По истечении назначенного времени (равного времени полёта снаряда) этот механизм автоматически стопорится, нити останавливаются, наблюдатель отсчитывает величину, которая составляет искомую поправку целика. Понятно, что для этого деление шкалы наносится в надлежащих мерах.

Предложенная А. Н. схема прибора «упредитель» была одобрена Морским техническим комитетом и товарищем морского министра, после чего этот прибор был изготовлен оптической мастерской Обуховского завода и испытан в навигациях Балтийского (1908) и Черноморского (1909) флотов. Эти испытания показали, что торпедный жироскоп Обри, которым пользовался А. Н. в своём приборе, недостаточно постоянен, что для этой цели требуется жироскоп, в котором вращение поддерживалось бы постоянным действием потока воздуха или электричества.

А. Н. Крылов поставил вопрос перед Морским министерством о необходимости разработки такого жироскопа, однако Морское министерство, несмотря на неоднократные обращения А. Н., не отпустило ему необходимых средств для конструирования и изготовления жироскопа. В результате данный проект А. Н. Крылова осуществлён не был.

25 января 1911 г. А. Н. получил письмо от известного нам конструктора оптического прицела Я. Н. Перепелкина, возвратившегося в январе 1911 г. из-за границы, который писал:

«Многоуважаемый Алексей Николаевич, не могу удержаться, чтобы не сообщить Вам одной очень курьёзной вещи. В своих странствованиях я посетил, между прочим, завод Барра и Струда в Глазго…

«Все объяснения по производству давал мне доктор Струд. Вёл с ним много отвлечённых разговоров. И вот он захотел меня удивить одной особенной вещью и решил показать прибор, который у них составляет большой секрет и только что выработан. С весны они предполагают пустить его на испытание. Сконструирован этот прибор по указаниям английских морских офицеров, которые находят необходимым ввести в стрельбу принцип, который выполнен в этом приборе.

«Вообразите себе, Алексей Николаевич, что я увидел прибор «упредитель» Ваш, который Вы делали для определения целика. Прибор, который Вы давали на испытание. Мне помнится, что Вы говорили, что не получилось результатов из-за плохого жироскопа (Вы, кажется брали минный жироскоп от прибора Обри). Бар и Струд сделали жироскоп электрический.

«Видел прибор в действии (в мастерской), функционировал хорошо и довольно долго. Была устроена подвижная мишень.

«Определения получались точные и легко» [10].

Несмотря на неоднократные попытки А. Н. разработать и изготовить жироскоп, а вместе с тем и «упредитель», чья-то сильная и властная рука не давала ему осуществить его намерения и вычёркивала ассигнования и кредиты, отпущенные на разработку и изготовление прибора. Жироскоп, годный для «упредителя», так и не был изготовлен. Только после Великой Октябрьской социалистической революции, в годы первой сталинской пятилетки, наша промышленность, при непосредственном участии А. Н. Крылова, освоила изготовление этих точных и сложных приборов.

Прибор для фотографической записи качаний корабля

При рассмотрении в Морском техническом комитете плана предстоящих в 1907 г. в Чёрном море артиллерийских опытов, А. Н. Крылов предложил применить фотографический метод для получения точной записи качаний корабля [4].

Предложение было одобрено, и он, с присущей ему вдумчивостью и изобретательностью, принялся за осуществление его.

Сконструированный А. Н. прибор для фотографической записи качаний корабля, названный им «телефот», представлял собой фотографическую камеру специальной конструкции, которая устанавливалась на корабле таким образом, чтобы её главная оптическая ось была перпендикулярна диаметральной плоскости корабля. В главной фокальной плоскости камеры со стороны объектива был установлен щит с вертикальной шелью, шириною около 0.1 мм, который плотно прилегал к светочувствительному слою пластинки, причём длина щели была равна высоте пластинки. Камера наводилась на видимый горизонт, пластинка же, или желатиновая плёнка, равномерно передвигалась с помощью часового механизма, благодаря чему на этой плёнке и получалась непрерывная запись качаний корабля.

«Телефот» был своевременно изготовлен, и 25 сентября 1907 г. в Чёрном море под руководством А. Н. Крылова на канонерской лодке «Уралец» в период опытной стрельбы на качке было проведено испытание прибора.


Образец снимка телефотом

Опыты показали, что «даже первый построенный для фотографической записи прибор Крылова дал положительные результаты», однако наряду с этим была установлена желательность изменить конструкцию телефота таким образом, чтобы иметь возможность одновременно записывать качку как в плоскости, так и в наклоне цапф.

На основе этих выводов А. Н. разработал новый проект усовершенствованного прибора для фотографической записи качания корабля. Этот прибор с успехом был применён А. Н. во время его знаменитой экспедиции на пароходе «Метеор» [3].

Дальномеры

А. Н. Крылов плодотворно и много работал над созданием отечественного образца морского оптического дальномера.

Во время русско-японской войны, когда японский флот был вооружён современными дальномерами типа Барра—Струда, на вооружении русского флота ещё находились дальномеры-микрометры, введённые адмиралом М. П. Лазаревым.

А. Н. систематизировал и обобщил опыт русских изобретателей XIX в. и разработал конструкцию морского оптического дальномера, названного им «Дифференциальным дальномером». Этот дальномер был рассчитан для определения расстояния до предметов, исходя из их высоты, и представлял собой микрометр с объективом, разрезанным на 2 половинки, из которых одна половинка движется вертикально, а другая горизонтально [11]. Вертикальное движение служит для измерения дистанции, а горизонтальное для приведения в одну и ту же вертикальную плоскость, превышение одной из которых над другой принимается за высоту базы.

Микрометр снабжён счётным механизмом, устроенным таким образом, что когда изображения верхней и нижней точек будут совмещены, поставив на диске с надписью «базы в футах» высоту базы, на барабане получим дистанцию в кабельтовых.

Шкала дистанций дифференциального дальномера постоянна, независимо от длины базы, и при всякой дистанции цена делений одна и та же.


Эскиз дифференциального дальномера А. Н. Крылова

Как видно из рисунка, для этого раздвижение полуобъективов производится механизмом, подобным ножницам с постоянным центром О и подвижным ползуном Р, этот ползун имеет форму усечённого конуса, ось которого перпендикулярна к оси ножниц, причем перемещение ползуна вдоль по его оси служит для установки на «базу», а перемещение ползуна вдоль по ребру ножниц служит для определения дистанций.

Хотя, как мы уже писали, дифференциальный дальномер рассчитан на определение расстояния до базы, исходя из её высоты, однако этим прибором можно определять расстояние до базы, высота которой заранее неизвестна, причём в этом случае расстояние устанавливается пристрелкой на высоту базы [2].

Дальномеры Крылова были изготовлены, успешно прошли полигонные испытания и были приняты иа вооружение и пущены в производство [13—15].

Подробно изучая и исследуя результаты применения дифференциального дальномера, А. Н. особенно чутко прислушивался к заключениям специалистов флота и на основании этих замечаний производил работы по дальнейшему усовершенствованию этого прибора.

В результате проведённой А. Н. работы, его дальномер был значительно усовершенствован и успешно применялся во флоте. А. Н. понимал, что его дальномеры имеют ограниченное применение, только как вспомогательное средство для определения расстояний и, наряду с работой над дифференциальным дальномером, принимал все зависящие от него меры к созданию в России базы для производства сложных оптических приборов, разрешающих все вопросы, выдвигаемые перед дальномерами современной артиллерии.

В 1904 г. производство таких дальномеров Морским министерством было поручено фирмам Гейслера и Воссидло, которые, однако, не обладали ни производственной базой, ни опытом производства сложных дальномеров и видели в этом задании только выгодный заказ, который может принести большие прибыли.

Вместо 1905 г., согласно договору, дальномеры были изготовлены и направлены на испытания в Черноморском флоте только в 1907 г.

Однако дальномеры оказались легко расстраивающимися и негодными к боевым действиям и на вооружение флота приняты не были.

Исполняя обязанности председателя Морского технического комитета, А. Н. Крылов добился решения морского министра о передаче заказа на дальномеры на Обуховский завод [12].

Вскоре после этого А. Н. ушёл с этой должности, и производство дальномеров на Обуховском заводе так и не было налажено.

Изобретение оптических прицелов, отметчика, упредителя, дифференциального дальномера и телефота — 5 крупных работ, которые одни могли бы явиться результатом творчества за целую жизнь любого крупного учёного, и инженера-оптика, не исчерпывают творчества в этой области величайшего русского учёного, кораблестроителя Алексея Николаевича Крылова. Работая в Морской академии и в Морском техническом комитете и состоя на протяжении ряда лет консультантом ряда оптикомеханических заводов, А. Н. принимал непосредственное участие в создании отечественных образцов боевых оптических приборов не только для морской, но и для сухопутной артиллерии.

В 1907 г. А. Н., по поручению военного ведомства, разработал оптический прицел для орудий береговой обороны. Кроме того, А. Н. сконструировал оптический прицел для минных аппаратов, разработал проект вертикально-базного дальномера, прицельного дальномера и многих других оптических приборов.

В этой статье мы показали деятельность А. Н. только в области оптического приборостроения с 1904 по 1912 г.

Однако и то немногое, что нам удалось здесь осветить, свидетельствует об огромном значении трудов А. Н. в области оптики и позволяет нам с уверенностью заявить, что Герой Социалистического Труда акад. А. Н. Крылов был не только знаменитым кораблестроителем, но и выдающимся изобретателем-оптиком.

 

А. М. БАХРАХ
Природа, № 3. 1949 г.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *