Ссылка на полный текст: В начале большого пути. — 2014 — Электронная библиотека «История Росатома»
Навигация:
Создание автономного специального боевого зарядного отделения (АСБЗО)
Унифицированный корпус автоматики ТОС71
Низкий уровень боеготовности первых ядерных боеприпасов
Ядерные боеприпасы моноблочного исполнения
Крешерная противоударная защиты для системы автоматики и заряда
Бортовые приборы измерения воздушного давления
Гидроприборы
Нейтронное инициирование
Разработка первого поколения блоков автоматики, стойких к поражающим факторам ядерного взрыва
Ядерная взрывобезопасность: генератор подрывного импульса тока (ГПИ) для группового синхронного подрыва «безопасных» ЭД
Импульсная нейтронная трубка
Вакуумное искровое реле ВИР-3
Вакуумное искровое реле ВИР-5
Создание малогабаритных энергоемких конденсаторов
Контрольно-измерительная аппаратура
Унификация контрольно-измерительной аппаратуры, используемой при изготовлении и эксплуатации ядерных боеприпасов
Первые ядерные заряды имели весьма большие габариты, и поэтому были приняты решения оснастить ими авиабомбы (носители - самолеты-бомбардировщики) и торпеды (надводные корабли и подводные лодки). Первые бомбы были разработаны в РФЯЦ-ВНИИЭФ, а в конце года ВМФ (Военно-Морской Флот) выдал ТТЗ (тактико-техническое задание) на разработку ядерного боеприпаса для оснащения вновь разрабатываемой торпеды Т-5 калибра 533 мм. Разработка также была начата в РФЯЦ-ВНИИЭФ, но с 1955 года была продолжена Н.Л.Духовым во ВНИИА. Работа велась в тесном содружестве с разработчиком торпеды Т-5 НИИ-400, который возглавлял А.М.Борушко.
Для обеспечения безопасности и боевого функционирования ЯБП использовались команды от датчиков и приборов торпеды, с которой ЯБП имел электрические связи. В период с 1955 года по 1957 год были проведены многочисленные испытания торпеды Т-5 на полигонах Иссык-Куль, на Ладожском озере и на полигоне Новая Земля, в том числе с контрольными комплектациями ЯБП и с подрывом атомного заряда.
Необходимость натурных ядерных испытаний этой торпеды стимулировала создание ядерного полигона на островах Новая Земля. 21.09.1955 года на Новоземельском полигоне в районе губы Черной был успешно произведен первый в СССР подводный атомный взрыв торпеды Т-5 на заданной глубине. Получен экспериментальный материал для оценки воздействия подводного атомного взрыва на корабли, а также обширные результаты измерений для разработки теории подводного ядерно- го взрыва. С этого взрыва началась история Новоземельского полигона. Государственные испытания торпеды Т-5 с ЯБП были успешно завершены в 1957 году. Это был первый ядерный боеприпас ВНИИА, принятый на вооружение.
По результатам выявившихся недостатков в работе торпеды, в том числе недостаточной стабильности и надежности приборного оснащения, ВМФ вышел с предложением о создании автономного специального боевого зарядного отделения (АСБЗО) на базе приборов МСМ, не связанных с аппаратурой торпеды. Это предложение ВМФ было одобрено Советом Министров СССР, который поручил КБ-25 Минсредмаша разработать АСБЗО (Постановление от 15.02.57 года) для торпед калибра 533 мм (53-56, 53-57, 53-58), находящихся на вооружении ВМФ. Вновь организованным конструкторским отделом №11, возглавляемым К.Е.Бавыкиным, было создано АСБЗО с применением приборов автоматики смежных организаций. Активное участие в этой работе принимали: В.А.Зуевский, К.А.Бортновский, К.Е.Бавыкин, Е.В.Ефанов, А.С.Бровкин, Д.П.Сухотин, И.А.Тимаков, А.В.Литвинов, Н.А.Терлецкий, А.П.Макеев. АСБЗО представляло собой унифицированный головной отсек торпеды, в котором размещался ядерный заряд, приборы и блоки системы автоматики.
Автономность АСБЗО достигалась за счет сосредоточения в нем всех устройств и узлов, обеспечивающих его работу на траектории. Команда на подрыв ЯБП формировалась гидростатическим датчиком. При встрече с преградой подрыв происходил от оригинального лобового ударника (взрывателя). АСБЗО могло также использоваться в качестве мины с задействованием ее от часового механизма. Торпедами с АСБЗО оснащались подводные лодки (ПЛ) различных проектов. Разработанная конструкция обеспечивала устойчивость к специфическим температурновлажностным условиям длительной эксплуатации оружия как на подводных лодках в торпедных аппаратах и на механизированных стеллажах, так и в ракето-торпедных пусковых установках (РТПУ) на надводных кораблях (НК). Оснащение торпед АСБЗО, эксплуатация и боевое применение их с подводных лодок, находящихся на вооружении ВМФ, не требовало никаких переделок ни в торпедах, ни в торпедных аппаратах и подводных лодках, ни в приборах управления торпедной стрельбы. В течение 1959 года на полигоне Ладожского озера был проведен большой объем испытаний торпед с АСБЗО. Разработчиком торпеды было создано специальное раздвижное практическое зарядное отделение (РПЗО), которое обеспечивало всплытие торпеды после прохождения полной дистанции и получение с помощью регистрирующей аппаратуры информации о работе торпеды и автоматики АСБЗО.
В результате успешных зачетных испытаний в ноябре 1959 - январе 1960 года АСБЗО было принято на вооружение и запущено в серийное производство на ПСЗ (Приборостроительный завод). Создание АЗБЗО и оснащение им торпед калибра 533 мм было отмечено присуждением его создателям Ленинской премии. От ВНИИА ее получил К.Е.Бавыкин. Работы 50-х годов по созданию АСБЗО, а также СБЧ (специальных боевых частей) для других носителей, разрабатываемых для оснащения ВМФ, ВВС (Военно-Воздушные Силы), ПВО (Войска противовоздушной обороны), показали необходимость срочной разработки ряда функциональных и коммутирующих
Конструкторами КО-7 В.А.Пескаревым и А.А.Радченко была разработана конструкция унифицированного корпуса автоматики (ТОС71) практически для всех видов носителей. Работы по унификации элементов системы автоматики СБЧ были рассмотрены и одобрены НТС ВНИИА, и приказом №43 от 07.02.1962 года было рекомендовано применить предложенные конструктивные решения в находящихся в разработке СБЧ для новых носителей: Х-22, Т65, «Вихрь», «Вьюга», «Шквал» - и во всех дальнейших разработках. Высокотехнологичная конструкция ТОС71 обеспечивала возможность применения литья, минимум механической обработки, удобство электромонтажа приборов в процессе сборки автоматики, сокращение количества испытательного, контрольного и эксплуатационного оборудования, а также ремонтопригодность изделий.
Характерным для первых ЯБП, разработанных в период с 1954 по 1960 год для комплексов К-16, Х-20, Х-22, является следующее. Из-за того, что на техническую позицию ракеты ЯБП поставлялся в виде отдельных составных частей в своей таре, требовалось большое количество операций, включая ручные, чтобы установить ЯБП в носитель, проконтролировать работоспособность боеприпаса и его составных частей, задать режим функционирования и уставки исполнительных датчиков для боевого применения. Суммарная длительность таких операций составляла несколько часов.
В то же время находящийся в носителе ЯБП через некоторое время (иногда через 1-6 месяцев) приходилось извлекать из носителя, перепроверять и вновь готовить к применению, заменяя его отдельные приборы и устройства. Низкий уровень боеготовности был обусловлен еще недостаточным совершенством ЯЗ, источников питания, некоторых приборов автоматики и ЯБП, а также ракет и систем управления оружием. Поэтому усилия всех предприятий-разработчиков и создателей образцов ядерного оружия (ЯО) были направлены на повышение его боеготовности в целом. ВНИИА внес в решение этих задач значительный вклад. Было разработано новое поколение приборов и устройств, не требующих контроля работоспособности перед установкой ЯБП в носитель и допускающих значительные сроки нахождения ЯБП в составе носителя без дополнительных проверок при подготовке к боевому применению.
В 1959-1960 годах во ВНИИА было предложено вместо нескольких составных частей, поставляемых для установки в носитель раздельно, изготавливать ЯБП моноблочного исполнения - как отсека носителя или в виде отдельной капсулы, закрепляемой в корпусе носителя и стыкуемой с ним через специальные разъемы.
В 1962 году в ОКБ-155-2 под руководством А.Я.Березняка (ныне ГосМКБ «Радуга») началась разработка ракеты КСР-5 для более совершенного комплекса К-26, размещаемого на самолете- носителе Ту-16. С этого времени во ВНИИА началась разработка ЯБП нового поколения. Были созданы новые приборы автоматики и новая система инициирования ЯЗ. Это позволило в несколько раз уменьшить объем и массу системы автоматики и высвободить место для установки более современного и мощного заряда.
Особенностью построения системы предохранения ЯБП являлось применение унифицированных приборов. Компоновка капсулы обеспечивала в эксплуатации удобный доступ к разъемам автоматики, наименьшую длину жгутов, соединяющих между собой все блоки ЯБП, и позволяла моноблок автоматики, состоящий из блоков низковольтной и высоковольтной автоматики в силовом корпусе, сделать унифицированным для ряда ЯБП. Для защиты автоматики от ударной волны при взрыве ВВ заряда в ряде случаев применялась бронеплита.
В 1961-1963 годах во ВНИИА была проделана большая работа по поиску и апробированию вариантов противоударной защиты для системы автоматики и заряда. В результате была разработана, исследована и внедрена в ЯБП для ракет комплексов «Вихрь» и «Вьюга» противоударная защита с использованием крешеров (пластически деформируемых с потерей устойчивости трубчатых элементов), обеспечивающая существенное снижение нагрузок на основные узлы ЯБП.
На крешерную защиту и способ определения параметров ударного импульса для ее расчета и испытаний коллективом сотрудников предприятия в 1965 году получено авторское свидетельство. Для этих ЯБП был разработан и впервые применен инерционный включатель всенаправленного действия для регистрации факта соударения с водной преградой.
В 1958 году лаборатория, входящая в КО-3, преобразуется в самостоятельное подразделение НИЛ-9. Начальником НИЛ-9 назначается Родичев Владимир Владимирович. Этой лаборатории поручается также участие в отработке систем приема статического давления на носителях.
Приборы воздушного давления подразделяются на:
барометрические приборы, реагирующие на статическое остаточное воздушное давление;
аэродинамические приборы, реагирующие на перепад полного и статического давлений;
манометрические приборы, реагирующие на разницу между текущим статическим давлением и статическим давлением, зафиксированным с помощью специального клапана в заданной точке нахождения ЯБП.
К первым приборам этих классов следует отнести барометрические приборы БП-304 (1956 год), БП-305 с пультом дистанционного задания уставки срабатывания ПДУ-309 (1957 год), БП-320А (1959 год), БП-312 (1958 год). Была начата разработка таких приборов, как ТКР34 (1967 год), ТПР34 (1968 год), ТПР35 (1969 год). В качестве чувствительного элемента в ранних разработках бароприборов использовались анероидные коробки, в дальнейшем стали применяться сильфонные узлы, из полостей которых откачан воздух с остаточным давлением определенной величины. По существу каждый разрабатываемый прибор представлял собой оригинальную конструкцию, в которой решались вопросы обеспечения точностных характеристик в условиях механических и климатических воздействий высокого уровня. Всесторонне исследовались вопросы виброустойчивости приборов и вопросы демпфирования упругих элементов - сильфонных узлов и пружин.
Много внимания уделялось выбору материалов электрических контактов, гальваническим покрытиям и выбору конструкционных материалов. Впервые в некоторых приборах столкнулись с проблемой «первого» срабатывания после длительного хранения. Проблема была всесторонне исследована, и приняты соответствующие конструктивные меры. С первых разработок барометрических приборов, использующих сильфоны в качестве чувствительных элементов, предприятие приступило к освоению сложного технологического процесса изготовления цельнотянутых, бесшовных сильфонов из бериллиевой бронзы.
Манометрические приборы предназначены для включения и отключения электрических цепей автоматики ЯБП при достижении определенной разности статического давления в предварительно заполненном приборе и изменяющегося внешнего статического давления. Такое устройство реагирует на определенный перепад высот на траектории полета носителя ЯБП. Аэродинамические включатели реагируют на разность полного и статического давлений. К аэродинамическим и манометрическим включателям разработок 1954-1960 годов относятся такие приборы, как АДВ-91, АДВ-303 (1958 год), АДВ-338 (1962 год), ТМП34 (1967 год). При создании этих приборов было найдено много оригинальных и эффективных технических решений. Так, применение «хлопающей» мембраны вместо силь- фонов, которые использовались в первых приборах, позволило решить многие вопросы повышения вибро- устойчивости приборов. Изменение уставки обеспечивается сменой чувствительного элемента (ЧЭ) в заводских условиях. Возврат в исходное состояние (взведение) обеспечивается снижением давления на определенную величину.
Гидроприборы - это класс приборов давления, предназначенный для использования в автоматике ЯБП, траектория движения которых полностью или частично проходит в водной среде. Рабочей средой, действующей на ЧЭ таких приборов, является морская или пресная вода. Избыточное давление может достигать больших величин, чем в приборах воздушного давления. Эти обстоятельства оказали влияние на их конструкцию и выбор конструкционных материалов, обусловили необходимость выделения их в обособленный класс приборов давления. К подобным приборам относятся гидростатические приборы, реагирующие на статическое давление морской воды, и гидродинамические приборы, реагирующие на перепад полного и статического давлений морской воды. В первой половине 60-х годов была начата разработка целой группы таких приборов, как ТГП33, ТГСВ35, ТГСВ34, ТГДВ33. Передача в серийное производство этих приборов произошла уже во второй половине 60-х годов.
В первых ЯБП для торпед широко использовались интегрирующие механизмы-включатели, реагирующие на величину интеграла перепада полного и статического давления морской воды во времени (пройденного расстояния). Интегрирование осуществлялось с помощью электродвигателя постоянного тока, скорость вращения которого изменялась специальным центробежным регулятором, механически связанным с чувствительным элементом прибора, в зависимости от действующего на ЧЭ перепада давлений и кулачкового механизма, управ- ляющего контактной системой, жестко связанного через редуктор с валом электродвигателя. Перепад давлений, действующий на ЧЭ прибора, пропорционален скорости вращения вала электродвигателя, которая пропорциональна скорости движения носителя ЯБП, а число оборо- тов электродвигателя пропорционально пути, пройденному этим носителем в воде. В качестве ЧЭ использовался поршень с резиновой мембраной, в качестве исполнительного двигателя - электродвигатель постоянного тока. Одним из первых таких приборов был интегрирующий механизм ТИМ38 (1967 год). Всего за период 1954-64 годов было разработано более 20 типов баро- и гидроприборов.
Нейтронное инициирование ЯЗ в первых атомных бомбах осуществлялось полоний-бериллиевым нейтронным источником, расположенным внутри ЯЗ, так называемым нейтронным запалом (НЗ). Для исключения постоянного фона до взрыва ЯЗ бериллий защищался преградой от а-излучения полония. При прохождении сильной ударной волны происходило перемешивание полония и бериллия, чем обеспечивалось срабатывание нейтронного источника. Такого типа нейтронные источники имели ряд недостатков. В частности, при их использовании происходило более раннее и не очень точное появление нейтронного фона по отношению к оптимальному моменту инициирования, что снижало возможное энерговыделение заряда.
Применение полоний-бериллиевых источников усложняло конструкцию заряда, создавало проблемы организации производства из-за высокой токсичности и радиационной опасности полония. Кроме того, они имели малый гарантийный срок. В связи с этим уже в 1948 году, еще до первого испытания атомной бомбы в СССР, академиком Я.Б.Зельдовичем и доктором технических наук В.А.Цукерманом был предложен принцип внешнего нейтронного инициирования ЯЗ от импульсного нейтронного источника. Предложенную идею предлагалось реализовать, использовав ядерную реакцию взаимодействия дейтерия и трития и принципы линейного ускорения заряженных частиц. Соответствующие приборы должны были обеспечивать нейтронные потоки с необходимой для ЯЗ интенсивностью, сравнимые с потоками от реакторных сборок.
Совокупность устройств, обеспечивающих генерирование импульса нейтронов с требуемыми параметрами и в необходимый момент времени, получило название системы импульсного нейтронного источника (ИНИ). Источники, примененные для внешнего нейтронного инициирования, имели преимущества перед источниками для внутреннего нейтронного инициирования, состоящие в том, что дали возможность устанавливать оптимальный момент выдачи нейтронов, не накладывая требований на конструкцию ЯЗ, а также позволили повысить безопасность ЯБП. При этом некоторое увеличение массы и габаритов автоматики ЯБП за счет оптимизации схемы и конструкции автоматики было впоследствии минимизировано.
Разработка основных элементов системы ИНИ и ее практическое внедрение в ЯБП было выполнено в РФЯЦ-ВНИИЭФ группой молодых энтузиастов под руководством доктора технических наук А.А.Бриша. Первые исследовательские работы по созданию внешнего импульсного нейтронного инициирования (ИНИ), получившие наивысший приоритет наряду с исследованиями по созданию термоядерного оружия, были проведены в период 1950-1952 годов, когда были созданы схема и лабораторный макет новой системы инициирования. В 1952 году по инициативе Ю.Б.Харитона было принято решение о практической реализации систем ИНИ в ранее разработанной ядерной авиационной бомбе РДС-3 (изделие 501-М), в которой использовался ЯЗ с внутренним нейтронным инициатором типа НЗ-5 и блок автоматики БА3, обеспечивающий синхронный многоточечный подрыв ВВ ЯЗ. Кроме того, БА3 выполнял ряд других важных функций системы автоматики ЯБП. Он имел массу 82 кг. Требовалось в тех же габаритах и массе ЯБП разместить дополнительное, существенно более энергоемкое высоковольтное устройство (ИНИ) с сохранением остальных функций неизменными.
Как отмечено выше, к решению этой задачи в марте 1953 года был привлечен завод №25 МАП, где существовал небольшой, но квалифицированный коллектив, уже работающий в интересах создания ядерного оружия. Дружная работа сотрудников КБ-11 и завода №25 МАП в 1953 годах привела к успеху. Основные проблемы по созданию первого блока автоматики с ИНИ БА4 были решены. Блок автоматики БА4 представлял собой устройство, формирующее мощный высоковольтный электрический импульс для подрыва капсюлей-детонаторов ЯЗ и генерирующий с заданной временной задержкой импульсный поток нейтронов. При этом коммутировались предварительно заряженные мощные высоковольтные конденсаторы, начинала действовать электрическая схема временной задержки, сигнал от которой запускал импульсную нейтронную трубку, облучающую ЯЗ.
... октября 1954 года было успешно осуществлено ядерное испытание изделия РДС-3ИНИ (изделие 501-МИ) с инициированием ЯЗ от вновь созданного блока автоматики БА4. За счет выбора оптимального момента инициирования было существенно (более чем в полтора раза) увеличено энерговыделение ядерного взрыва, и тем самым открыта дорога применению систем ИНИ в ЯБП. Первые изделия БА4 были изготовлены производством филиала №1 КБ-11 в 1954 году, а в 1955 году была изготовлена серийная партия этих блоков автоматики для комплек- тования штатных ЯБП. На основе БА4 в период 1954-1956 годов были созданы и сданы на вооружение в составе ядерных авиационных бомб блоки автоматики с ИНИ БА54, БА64, БА64М, БА464, отли- чавшиеся от БА4 некоторыми техническими параметрами и существенно улучшенными габаритно-массовыми характери- стиками. Серийное изготовление этих блоков автоматики было освоено на заводах №48 (г. Москва) и №418 (г. Лесной).
Первые испытания новых БА, проведенные в 1961 году на статическом ядерном реакторе и в натурном физическом опыте, показали, что отдельные элементы и узлы разработанных БА имеют недостаточную стойкость к воздействию гамма-нейтронного излучения. Блоки автоматики БА10 и БА40, имевшие в своем составе преобразователи напряжения на основе германиевого транзистора П4Б и германиевых выпрямительных столбов, оказались ограниченно стойкими.
В 1962 году были сформулированы «Общие требования по радиационной стойкости элементов автоматики изделий МСМ». В соответствии с этими требованиями автоматика не должна преждевременно срабатывать при воздействии ионизирующих излучений и должна сохранять свою работоспособность после воздействия различных потоков проникающих излучений. Необходимость выполнения этих требований к БА в условиях воздействия проникающего излучения ЯВ (ядерного взрыва), а также потребность дальнейшего уменьшения габаритов и массы, потребовали разработки первого поколения систем подрыва и нейтронного инициирования, стойких к поражающим факторам ядерного взрыва. Первый этап разработки ТБА42 был завершен в конце 1962 года.
Результаты этого этапа были рассмотрены в начале 1963 года экспертной комиссией, которая дала рекомендации о необходимости применения единого блока автоматики во всех ЯБП, разрабатываемых РФЯЦ-ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ и ВНИИА. Для наиболее полного удовлетворения всех требований, предъявляемых к блокам автоматики ЯБП для различных носителей, схема БА была переработана с целью расширения возможностей построения схем автоматики ЯБП. По сравнению с ранее разработанными, новый БА имел более высокую радиационную стойкость.
По данным натурного опыта, а также по результатам исследований на физических установках, новый БА преждевременно не срабатывал и в дальнейшем сохранял свою работоспособность после воздействия проникающего излучения ЯВ. Это удалось обеспечить благодаря разработке и применению более стойких преобразователей напряжения (на основе малогабаритных электромашинных преобразователей, созданных во ВНИИА, а несколько позже - на основе радиационно-стойких транзисторов), применению вакуумных коммутирующих элементов, обладающих повышенной стойкостью к воздействию проникающих излучений.
Блоки автоматики, разработанные до 1963 года, обеспечивали синхронный подрыв электродетонаторов, содержащих инициирующее взрывчатое вещество (ВВ), что определяло высокую чувствительность этих ЭД к статическому электричеству и электрическим наводкам. Соответственно, для обеспечения безопасности ядерного оружия были необходимы специальные меры предосторожности при производстве, снаряжении и эксплуатации ЯБП. Поэтому с начала 50-х годов в отрасли велись работы по созданию «безопасных» ЭД. К началу 60-х годов в РФЯЦ-ВНИИЭФ при участии специалистов ВНИИА (Бриш А.А., Сбитнев Е.А., Власкин Ю.И. и другие) были разработаны мостиковые быстродействующие ЭД, снаряженные только вторичным ВВ, обладающие вследствие этого высокой безопасностью. Создание и внедрение таких электродетонаторов явилось огромным вкладом в обеспечение ядерной взрывобезопасности (ЯВБ) ядерного оружия и существенного упрощения снаряжения ЯЗ электродетонаторами в эксплуатации.
Первые опытные блоки автоматики, обеспечивающие энергетические требования «безопасных» электродетонаторов при синхронном подрыве, были разработаны во ВНИИА в 1962 году. В том же году были проведены натурные испытания зарядов, снаряженных новыми электродетонаторами. В 1963 году было оформлено ТЗ на разработку систем подрыва и нейтронного инициирования зарядов с «безопасными» ЭД. В нем была поставлена задача разработки блока автоматики в габаритах и массе, аналогичных ранее разработанному БА40, а также малоиндуктивной системы подвода и равномерного распределения токов через ЭД. Система подрыва и нейтронного инициирования по своим характеристикам должна была отвечать требованиям применения в существующих и перспективных носителях. Эти требования состояли в обеспечении высокой радиационной стойкости и механической прочности системы.
Разработка системы подрыва БАСКР-ЭД (СКР - система кабельной разводки) потребовала выполнения большого объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, в рамках которых были созданы новые элементы: малоиндуктивный накопительный конденсатор с большой удельной энергоемкостью; вакуумный разрядник (ВИР), рассчитанный на пропускание импульсов тока подрыва значительной величины; высоковольтный провод и соединители для системы СКР; радиационно-стойкие полупроводниковые приборы: мощный транзистор и высоковольтный выпрямительный столб.
Одним из крупных технических достижений была разработка генератора подрывного импульса тока (ГПИ) для группового синхронного подрыва «безопасных» ЭД. Создание ГПИ потребовало настоящей технологической революции - пришлось полностью отказаться от покупных конденсаторов, выпускавшихся промышленностью, и создать исключительно компактные высоковольтные сильноточные конденсаторы с высокими удельными характеристиками. Для обеспечения малой величины индуктивности блок ГПИ был выполнен в виде коаксиальной конструкции на двух коммутирующих ВИР и двух конденсаторах.
Импульсная нейтронная трубка предназначена для получения нейтронного импульса необходимой интенсивности и длительности. Работы по созданию импульсных нейтронных трубок имеют более чем шестидесятилетнюю историю. Они начались в РФЯЦ-ВНИИЭФ в 1951 году по предложению Я.Б.Зельдовича и В.А.Цукермана. Поставленную задачу предлагалось решить, использовав ядерную реакцию взаимодействия дейтерия и трития и принципы линейного ускорения заряженных частиц. Соответствующие приборы должны были обеспечивать импульсные нейтронные потоки с большой интенсивностью, сравнимой с потоками от реакторных сборок.
К моменту начала работ отечественная наука не располагала опытом создания подобных приборов. Отсутствовали сведения по созданию таких приборов и за рубежом. Ведущие специалисты в области ускорительной и высоковольтной техники дали заключение о невозможности решения поставленной задачи, поскольку в то время считалось, что требуемые характеристики могли обеспечить только стационарные устройства с непрерывной откачкой и габаритами с комнату средних размеров. Применительно к вакуумным устройствам задача существенно осложнялась еще и наличием в них радиоактивного трития, продукт распада которого (гелий) способен был в очень короткое время вывести из строя любое герметичное вакуумное устройство. Несмотря на научную новизну и исключительную практическую сложность, поставленная задача принципиально была решена уже в 1951 году, а в 1952 году были изготовлены первые опытные образцы приборов.
Первой была разработана нейтронная трубка СВВ23 в период с 1952 по 1954 год на базе технических решений, предложенных РФЯЦ-ВНИИЭФ. Изделие представляет собой электровакуумный прибор однократного действия, являющийся однокаскадным линейным ускорителем, реализующим ядерную реакцию T(d, n)He4. В качестве ионного источника в этой трубке использовалась взрывающаяся проволочка, насыщенная дейтерием. Тритий содержался в мишени, на которую попадали дейтоны, ускоренные электрическим полем около 120 кВ. На момент разработки трубка не имела аналогов в отечественной и известной зарубежной практике.
В ходе разработки СВВ23 в НИВИ была создана научно-техническая и производственная база для разработки и мелкосерийного производства изделий. Выпуск трубок производился НИВИ (1954-1960 годы) и серийными заводами (Запрудненским электроламповым заводом (ЗЭЛЗ) с 1957 года и комбинатом «Электрохимприбор» (ЭХП) с 1958 года.
К началу 1960-х годов, в связи с возросшими требованиями к блокам автоматики, возросли требования к НТ по стойкости к механическим воздействиям, радиационной стойкости. Кроме того, металлостеклянная оболочка трубки не обладала необходимой стойкостью к воздействию газовых сред с повышенным парциальным давлением гелия, что существенно снижало срок службы прибора. Указанные проблемы предопределили создание нового поколения НТ с металлостеклянной оболочкой, в которой было использовано безборное стекло С48-3, отличающееся повышенной гелиевой и радиационной стойкостью, применен цирконий-молибденовый сплав ЦМ-2а. Применение указанных материалов потребовало, в свою очередь, организации специальных производств и разработки новых, ранее не применявшихся технологических процессов.
Было организовано производство сплава ЦМ-2а (разработчик «ЦНИИЧЕРМЕТ») на Московском заводе тугоплавких металлов, разработана технология изготовления цилиндров из стекла С48-3 и организован их серийный выпуск на Сходненском стекольном заводе, разработана технология глубокой вытяжки деталей из молибдена, разработана технология пайки стекла с молибденом, разработана и внедрена технология электронно-лучевой сварки разнородных металлов, включая операции сварки на металлостеклянных узлах в непосредственной близости от стекла.
Была разработана технология изготовления металлостеклянных концентрических вводов методом спекания. Впервые была применена технология холодного отпая изделий методом пережима (диффузионная сварка) медных штенгелей. Полученные технические решения впервые были применены в нейтронных трубках нового поколения (1965-1966 годы), ставших прообразами всех дальнейших разработок.
Разработка промышленных вакуумных разрядников в период с 1953 по 1959 год проводилась в лаборатории №3 отдела 10 (100) НИВИ, специализировавшегося на создании счетчиков ионизирующих излучений. Первое поколение управляемых вакуумных разрядников типа ВИР, разработанных в период с 1954 по 1959 год, имело стеклянную оболочку цилиндрической формы, обычную для радиоламп того времени. С одной стороны в оболочку впаивалась стеклянная ножка с впаянными в нее двумя металлическими выводами, на которых монтировалась предварительно собранная и зафиксированная контактной точечной сваркой сжатая поджигающая система (катод, слюдяная прокладка, управляющий электрод). С другой стороны в оболочку впаивался ввод с закрепленным на нем анодом. Для откачки служил впаянный в ножку стеклянный штенгель, запаиваемый в момент герметизации разрядника на минимальном расстоянии от поверхности оболочки. Первым разрядником такой конструкции, разработанным в году и внедренным в серийное производство на Запрудненском электроламповом заводе, явился ВИР-3. Рабочее (анодное) напряжение для него составляло 5 кВ, коммутируемый ток - 5 кА.
В 1958 году в журнале «Приборы и техника эксперимента» ими была опубликована основополагающая статья «Вакуумное искровое реле», в которой приведены устройство, электрические схемы осциллографического контроля ВИР и результаты исследований.
Очень важным предложением, разработанным совместно специалистами ВНИИА и НИВИ (1960-1965 годы), был переход на разработку ВИРов в бесцокольном исполнении. При этом вакуум- плотная оболочка обеспечивала работоспособность приборов в нормальных условиях, а защита их от механических воздействий и изменений параметров окружающей среды обеспечивалась кон- структивными средствами БА. Это дало возможность существенно сократить габариты БА и ВИР. В последующие годы с учетом этого был разработан и внедрен в серийное производство целый ряд разрядников типа ВИР со стеклянной и металлокерамической оболочками. Начиная с ВИР-5, в разрядниках использовалась коаксиальная электродная система, в отличие от планарной в ВИР-3.
Разработка в начале 60-х годов блоков автоматики ТБА47 и ТБА414 для инициирования «безопасных» капсюлей-детонаторов, требующих для срабатывания в десять раз больше энергии, чем «азидные» капсюли, особо остро поставила задачу создания малогабаритных энергоемких конденсаторов. При этом одновременно должны были быть решены проблемы снижения индуктивности самих конденсаторов для обеспечения требуемых значений крутизны нарастания разрядного тока.
Основная идея состояла в создании бескорпусных конденсаторов. На базе громоздких сборок из конденсаторов типа ЛКБП данные характеристики получить было невозможно. На конденсаторном заводе в Павлово-Посаде стали изготавливать сухие секции требуемой емкости, а пропитывали их на нашем предприятии вазелином. Однако при этой пропитке трудно было отказаться от корпусов, так как вазелин вытекал из конденсаторов, приводя к пробою последних.
Руководители НИЛ-15 Данилов В.И., Советкин Ю.Ф. и другие сотрудники занимались поиском и опробованием твердеющих пропиточных составов, которые могли бы дать возможность перейти на новую качественную ступень в создании конденсаторов для БА. В результате интенсивных поисков выбор пал на полиуретановый компаунд К-30, разработанный в ВЭИ им. Ленина. Таким образом, был осуществлен очень важный переход от корпусных конденсаторов с жидкой пропиткой к конденсаторам с пропиткой твердеющими диэлектриками, первым из которых был компаунд К-30.
КИА 1-го поколения была громоздкой, плохо приспособленной к транспортировке, а осциллографическая аппаратура для контроля параметров БА была недостаточно надежной и требовала высокой квалификации обслуживающего персонала. В связи с этим уже в 1956 году была начата разработка комплекта малогабаритных, или как их называли, «безосциллографических» стендов. Каждый стенд измерял один параметр БА.
Коллективом группы Ю.Н.Бармакова, входящей в НИЛ-5, в период 1956-58 годов были разработаны оригинальные схемы на электронных лампах, обеспечивающие необходимую точность измерения параметров, и была проведена ополная лабораторная отработка приборов. При этом амплитуда импульса подрыва контролировалась пороговым методом, а интегральная интенсивность нейтронного импульса измерялась путем интегрирования формы импульса от сцинтилляционного детектора электрометрической схемой. Конструкторская документация на все стенды была выпущена в КО-5.
С 1958 года было начато серийное производство этих стендов. Уже в 1959 году комплект стендов успешно прошел испытания на полигоне 71 (пос. Багерово, Крым) и был принят на вооружение. Следует отметить, что для измерения времени задержки между импульсом подрыва и нейтронным импульсом в то же время был разработан «безосциллографический» прибор в РФЯЦ-ВНИИЭФ.
Несмотря на то, что прибор ВНИИА был более точным и удобным в работе (используя кварцевые генераторы ударного возбуждения и «нониусный» метод измерения, он обеспечивал абсолютное измерение), для обеспечения участия РФЯЦ-ВНИИЭФ в создании новой аппаратуры в состав комплекта был введен прибор РФЯЦ-ВНИИЭФ (ИВ-2) вместо нашего прибора. Однако работа специалистов ВНИИА не пропала - оригинальный принцип, использованный в приборе, был запатентован, успешно использован в следующей разработке (ТСЦР25), а автор этой разработки А.С.Яроменок на этом материале защитил кандидатскую диссертацию.
В течение 1958-60 годов были разработаны и поставлены на серийное производство более совершенные варианты двух приборов - ПКА-401 («прибор контроля амплитуды»), ФЭР-401 («фотоэлектронный регистратор»). В каждом из этих приборов использовались оригинальные запатентованные схемотехнические решения. Комплект стендов, получивший жаргонное наименование «малгабы», обеспечивал контроль параметров всех типов БА, как уже разработанных к этому времени, так и всех, разрабатываемых в последующие годы. Одновременно совместно с КО-5 был разработан унифицированный пульт для контроля «низковольтных» параметров СА ЯБП - ПУ-501, с помощью которого можно было проверять все типы БА, входящие в СА ЯБП разработки ВНИИА.
Используя все эти разработки, в 1958-60 годах КО-1 совместно с КО-5 была проведена разработка унифицированного стенда ТСК25, который обеспечивал контроль всех типов ЯБП. Стенд состоял из двух стоек щитовой конструкции, в которых размещались пульт управления со всеми электроизмерительными приборами и набором тумблеров. В него также входили «малгабы» и дополнительные агрегаты для создания и измерения давления. Эта аппаратура широко использовалась несколько десятилетий.
Создание комплекса «малгабов», унифицированного пульта управления СА ЯБП и на их основе - системы ТСК25 - во многом решило важную задачу унификации КИА, используемой при изготовлении и эксплуатации ЯБП. Однако эта аппаратура требовала ручного управления, при котором возможны ошибки оператора. Для поверки в процессе эксплуатации измерительных средств, входящих в ТСК25, необходим был большой комплекс специального поверочного оборудования. Обслуживание ТСК25 должно было проводиться высококвалифицированным персоналом. Указанные недостатки могли быть устранены при создании автоматизированных средств контроля, сообщения о которых впервые появились в зарубежной литературе в конце 50-х годов.
В качестве первого шага в этом направлении в середине 1960 года Ю.Н.Бармаковым была разработана структурная схема автоматизированного стенда для контроля параметров БА, который получил название ТСЦР61 - «Стенд с цифровой регистрацией». Измерительные и управляющие узлы ТСЦР61 были выполнены на только что появившихся отечественных транзисторах. Практически все узлы стенда имели оригинальные схемотехнические решения. Так, все логические элементы были выполнены на безъемкостном блокинг-генераторе с насыщающимся ферритовым сердечником.
Успехи создания автоматизированных устройств с цифровой регистрацией параметров позволили А.И.Белоносову сформулировать в 1961 году действительно крайне актуальную задачу - создание автоматизированной контрольно-измерительной системы, полностью унифицированной по отношению ко всем типам ЯБП. Были разработаны тактико-технические требования (ТТТ) на новый стенд, который получил условное название «Комплекс», а затем - чертежный индекс ТСЦР25. В течение 1962 года была разработана функциональная схема стенда (Ю.Н.Бармаков, А.Г.Жамалетдинов, В.И.Макальский, Д.И.Крылов), разработаны принципиальные схемы отдельных узлов, проработана конструкция стенда (Г.П.Ашмарин, А.М.Курносов) и выпущен эскизный проект.
Стенд ТСЦР25 представлял собой цифровое автоматическое испытательное устройство, осуществляющее по заданной программе контроль СА ЯБП. В качестве программного устройства в стенде использовался программатор, считывающий программу с перфоленты. В качестве носителя программы использовалась перфорированная кинолента. Стенд обеспечивал подачу на проверяемое изделие в заданной последовательности управляющих сигналов и измерение многочисленных характеристик контролируемого изделия. Результаты контроля фиксировались цифропечатающим устройством (ЦПУ) на бумажной ленте с одновременным автоматическим анализом большинства измерений путем сравнения в цифровом компараторе с заданными допустимыми пределами по критерию «годен - не годен». При обнаружении неисправности ввод программы прекращался и загорался световой транспарант «дефект». В случае необходимости проведения ручных операций с проверяемым блоком СА загорался транспарант «ручная операция», а на специальном световом табло указывался тип ручной операции. После выполнения ручной операции стенд автоматически продолжал ввод программы. После окончания проверки, если контролируемое изделие исправно, загорался транспарант «годен», а на бумажной ленте печатался специальный признак годности. В схеме стенда были предусмотрены эффективные средства самоконтроля. При этом обеспечивалась полная проверка как управляющих устройств, так и оценка метрологических характеристик средств измерения, входящих в стенд. Самоконтроль осуществлялся с помощью контрольных перфолент. В случае неисправности стенда при проведении цикла самоконтроля загорался транспарант «дефект стенда» и ввод программы прекращался. По номеру операции, на которой произошел отказ, с помощью специальных диагностических таблиц определялся неисправный узел или блок стенда, который заменялся на исправный из состава ЗИП.
Все материалы по разработке автоматизированного цифрового стенда с программным управлением были детально рассмотрены в марте 1963 года на межведомственной экспертной комиссии. Экспертная комиссия полностью одобрила разработку стенда «Комплекс». Первые два макетных образца были изготовлены в конце 1962 - в начале 1963 года. На этих образцах были проверены принципы программного управления измерительными устройствами, однако схема их значительно отличалась от окончательного варианта. Третий макетный образец был изготовлен в апреле - мае 1963 года.
В течение лета 1963 года были проведены его детальные исследования. По результатам исследования этого образца была выполнена корректировка принципиальных схем узлов стенда, направленная, в основном, на повышение надежности и, в особенности, помехоустойчивости стенда. Наконец, опытная партия стендов, изготовленная в конце 1963 года в соответствии с отработанной и переданной серийному предприятию чертежно-технической документацией, подверглась, наряду с приемочными и периодическими испытаниями, специальным исследованиям.