Наука о размагничивании

В середине 1930-х годов было принято решение о модернизации советского военного флота, а ученые Ленинградского физико-технического института были обязаны в пятилетний срок разработать и передать ВМФ СССР проектную документацию по размагничиванию кораблей. Исследования вела лаборатория Анатолия Александрова, и работа уложилась в поставленный срок, весной 1941 года защитной «системой ЛФТИ» начали оборудовать первые линкоры, крейсеры и эсминцы.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Предложение, от которого нельзя отказаться

Как вспоминал академик Анатолий Петрович Александров, в 1936 году к нему в его лабораторию электрических и механических свойств полимеров ЛФТИ зашел директор института Абрам Федорович Иоффе с «четырьмя важными моряками». В лицо Александров знал только двоих — флагмана II ранга (контр-адмирала по-старорежимному) Исакова и начальника Научно-исследовательского минно-торпедного института; двое остальных, судя по ширине нашивок на обшлагах рукавов, тоже были в высоких чинах.

Исаков сказал, что принято решение «возродить могущественный военно-морской флот, включая крейсера и линейные корабли», и коротко рассказал о технических характеристиках линкора «Советский Союз» и крейсеров «Киров» и «Максим Горький» (крейсеры были введены в состав флота в 1938 и 1940 годах соответственно, линкор не был достроен из-за начала войны). После этого он сообщил о цели своего визита в ЛФТИ: главным оружием, которое противник может противопоставить таким кораблям, будут магнитные мины и торпеды; задача ученых — создать от них защиту. Срок — пять лет, столько должны были по плану строить новые линкоры и крейсеры.

Потом один из незнакомых Александрову военных моряков рассказал о применении английских магнитных мин на Северной Двине в 1919 году, когда интервенты уходили из Архангельска. С их помощью удалось приостановить наступление Северной флотилии большевиков и взятие ими Архангельска до эвакуации оттуда войск Антанты и белой Северной армии генерала Миллера. Разоружение одной из английских мин позволило установить характеристики магнитного взрывателя, и прикомандированный к флотилии профессор Павлинов установил в носовой части одного из речных мониторов соленоид, который создавал прямо по курсу довольно значительное магнитное поле, от чего мина взрывалась на безопасном расстоянии от корабля. Иными словами, подсказал ученым один из возможных вариантов разработок в этом направлении.

Присутствие на Северной флотилии крупного специалиста по магнетизму профессора Павлинова вопросов у Александрова не вызвало. Он знал, что на железных кораблях и тем более на бронированных мониторах надлежало следить за «девиацией», то есть отклонением стрелки компаса от правильного направления, для чего на военном флоте всегда был специалист для этого — в данном случае мобилизованный профессор.

У Александрова был только один вопрос и не к высоким военно-морским чинам, а к своему директору академику Иоффе: почему он пришел к нему в лабораторию полимеров, а не в лабораторию Кикоина, которая занималась как раз исследованием электромагнитных явлений? Ответ был коротким: во-первых, лаборатория Кикоина переводится на Урал для выполнения своих задач; во-вторых, Кикоин уже в курсе задания военных моряков и просил передать, что задача очень сложная; в-третьих, времени Александрову на раздумья дается неделя.

Кувалда и теория магнетизма

Как писал Александров, он понимал, что взяться за работу и провалить ее означает «остаться без голов», поэтому, проводив гостей, в его лаборатории сразу принялись за работу. Понятно, что физики не собирались решить задачу с ходу, а прежде всего для того, чтобы убедить самих себя, что поставленную задачу решить можно. На этом семинаре, возникшем экспромтом, стало ясно, что, исходя из теории, магнитные мины могут быть чувствительны только к вертикальной составляющей магнитного поля вблизи корабля. Чтобы сделать их чувствительными к горизонтальной составляющей, конструкторам магнитных мин потребовалось бы снабжать их сложным и малонадежным устройством. Этот принципиальный вывод, как показали потом опыты и, главное, война, был правильным и стал залогом успеха.

В тот же день в лаборатории сделали магнитометры из намагниченного лезвия безопасной бритвы, подвешенной внутри горизонтально лежащей катушки провода. Простейший прибор позволял компенсационным методом измерять вертикальную составляющую магнитного поля в диапазоне от 1 Э до 1 мЭ. Позже из электромоторчика швейной машинки смастерили и магнитометры для подводных измерений.

Корабль в лаборатории имитировала железная коробка метровой длины. Как и предполагали физики, при изгибании железного листа ударами кувалды, получающееся при этом намагничивание листа зависело от его положения относительно магнитного поля Земли, то есть магнитное поле корабля должно было зависеть от его «курса» на стапелях при постройке и от «курса» в момент измерения его магнитного поля.

Обработка кувалдой модели корабля, повернутой на другой курс, приводила к ее перемагничиванию, а поворот без обработки к изменению индуктивного намагничивания. Отсюда вытекало, что один из мыслимых путей сделать безопасной магнитную мину, настроенную на взрыв при изменении вертикальной составляющей магнитного поля Земли при прохождении над миной корабля, состоит в том, чтобы достаточно полно компенсировать изменение вертикальной составляющей земного магнитного поля.

Также было ясно, что компенсирующее поле должно иметь как постоянную, так и зависящую от курса составляющую. Иными словами, надо окружить корабль обмоткой с постоянным током, создающей поле, подобное полю корабля, но подобранным по величине и знаку таким образом, чтобы компенсировать постоянную составляющую поля корабля, и обмотку (или обмотки) с изменяющимся в зависимости от курса корабля током. Говоря неученым зыком, корабль следует не размагничивать в буквальном смысле этого слова до нуля (что, вероятно, ожидали от ученых военные и что практически невозможно сделать), а, наоборот, намагнитить.

Также из теории следовало, что взрыватель магнитной мины не мог иметь особо высокой чувствительности, так как земное поле довольно значительно колеблется, его колебания достигают 10–20 мЭ. Ясно, что мина не должна взрываться при колебаниях поля в этих пределах. Следовательно, задача компенсации магнитного поля корабля не должна решаться предельно точно, достаточно точности порядка 10 мЭ, а значит, можно создать относительно простую систему их размагничивания, о чем через неделю Александров доложил Иоффе. Далее начались совещания для утверждения плана работ, а потом и сама работа.

Пятилетка размагничивания

Главной сложностью, с которой столкнулись Александров и его группа, были помехи со стороны военных, которые то и дело снимали корабли с экспериментов, отправляя их на боевое дежурство и учения. Первые измерения магнитного поля реальных боевых кораблей и опыты по их компенсации физики провели в 1937 году в сухом доке Кронштадта на эсминцах и лидере «Ленинград».

В 1938 году в Ораниенбауме на опытовое судно Балтфлота «Дозорный» (бывшее посыльное судно при императорских яхтах) была наложена временная размагничивающая обмотка, подобран оптимальный ток, и судно несколько раз прошло над разоруженными магнитными минами. При токе в обмотке взрыватель мины не срабатывал, при выключенном токе срабатывал. Магнитные мины, правда, были отечественные, но принцип срабатывания взрывателя с точки зрения физики должен был быть одинаковым у всех таких мин.

В 1939 году удалось до конца довести работы по созданию принципиальных схем и параметров размагничивающих обмоток для мониторов и бронекатеров Днепровской военной флотилии. Работы на Балтике на линкоре «Марат» из-за финской войны были перенесены на 1941 год, в январе того же года начались работы на Черноморском флоте. К апрелю 1941 года ЦКБ-52 и «Электромортрест» получили задания на проектирование и сооружение «систем ЛФТИ» (так уже официально называлась александровская система размагничивания кораблей) на кораблях ВМФ СССР всех классов.

В том же апреле 1941 года на очередном совещании под председательством наркома ВМФ Кузнецова после доклада ученых о системе ЛФТИ командующий флотом выразил сомнение: мол, потребуется слишком много дефицитного кабеля для размагничивающих обмоток, да и работа потребует отрыва кораблей от несения боевой службы. Его оборвал Жданов, на то момент член политбюро и главного военного совета РККА, сказав, что как раз «сейчас мы можем получить кабель от тех же немцев, а если немедленно не оборудуем корабли, то потери будут огромными».

Первый заместитель Кузнецова Исаков показал собравшимся журнал с первой открытой публикацией англичан о том, как выглядит их система. На совещании было принято решение незамедлительно оборудовать все корабли системами ЛФТИ, определены организации-исполнители, а ЛФТИ обязали выпускать в своих институтских мастерских вертушки-магнитомеры и передать их документацию промышленности. Свою опытно-конструкторскую «пятилетку» размагничивания флота лаборатория ЛФТИ выполнила в срок.

Сотрудники лаборатории Александрова руководили монтажом системы ЛФТИ на кораблях в Кронштадте и портах Прибалтики, каждый корабль проходил контрольные замеры на магнитном стенде, и только после этого ему разрешался выход в море. При управлении кораблестроения ВМФ была создана служба размагничивания, ее представители разъехались по всем флотам и флотилиям ВМФ. Приказом НК ВМФ от 14 июня 1941 года госкомиссии в период с 20 по 26 июня предписывалось принять в эксплуатацию систему ЛФТИ на линкоре «Марат» и осуществить его прохождение над индукционными минами, а в третьем квартале 1941 года провести учебные стрельбы неконтактными (магнитными) торпедами.

Начало войны и первые потери

В ночь на 22 июня началась война, и первая же волна немецких бомбардировщиков сбросила магнитные мины на фарватеры прибалтийских портов и Севастополя. 24 июня в устье Финского залива подорвался и затонул эсминец «Гневный». Через два часа в том же районе подорвался на магнитной мине крейсер «Максим Горький», но остался на плаву и своим ходом ушел в Таллин. Сам Александров встретил войну в Таллине на борту линкора «Октябрьская революция», где монтировали систему ЛФТИ. Линкор ушел в Кронштадт, а оттуда 27 июня Александрова вызвали в Ленинград на защиту его докторской диссертации.

Вызвали его в институт приказом командующего Балтфлотом (директор ЛФТИ Иоффе сомневался, что его завлаб придет на ученый совет, и решил подстраховаться). Тема диссертации Александрова теперь действительно выглядела не очень актуально — релаксационные процессы в полимерах. Но как бы там ни было, а на пятый день войны он стал доктором наук. На защите присутствовали три офицера штаба флота, которые «отконвоировали» Александрова на ученый совет и сразу после него увезли в Таллин.

На Черноморском флоте тоже появились первые потери от магнитных мин. Утром 22 июня в Севастопольской бухте на такой мине подорвался рейдовый буксир, а днем — 25-тонный плавучий кран. Но самой тяжелой потерей была гибель 1 июля 1941 года эсминца «Быстрый», который подорвался на магнитной мине на выходе из бухты. Весь город видел, как горел и тонул «Быстрый».

Работавшие в Севастополе сотрудники ЛФТИ попытались создать безопасную зону на выходе из бухты, проложив всего за одни сутки вдоль берегов бухты, на выходе из нее и поперек нее огромную петлю из электрического кабеля длиной 20 км. Она должна была создавать избыточное магнитное поле и подрывать магнитные мины на дне. Необходимое магнитное поле петля создавала, но только когда кабель был целым, а он рвался в разных местах при каждой бомбежке, которые стали ежедневными. Здесь теория физики не выдержала практики войны.

Физикам пришлось пойти по пути, проторенному в 1919 году профессором Павлиновым. Бухту тралили баржей, загруженной намагниченным металлолом. Баржа была несамоходной, при налете немецкой авиации буксир бросал ее и уходил под защиту берега, а одинокая баржа посередине бухты, как вспоминал прикомандированный к черноморской группе ЛФТИ инженер-лейтенант Виктор Панченко, выглядела учебной мишенью для бомбардировщиков противника. Но как ни примитивно выглядел этот способ борьбы с магнитными минами, подобные трал-баржи (только уже самоходные) к концу войны появились на флотах Великобритании и США.

Сапер Курчатов

В июле 1941 года был сформированы планы ЛФТИ на период войны, и большая часть сотрудников института перешли в лабораторию Александрова, в том числе начальник лаборатории теоретической физики Игорь Курчатов. Все работы по физике атомного ядра были прерваны, хотя в одной из программ фигурировало создание атомного оружия. После эвакуации семей сотрудников ЛФТИ в Казань Александров и Курчатов 9 августа выехали в Севастополь, куда прибыли английские морские офицеры со своей аппаратурой для размагничивания кораблей. Двое из них, как с юмором вспоминал лейтенант Панченко, были специалистами своего дела, третий в физике явно плавал, но не уставал задавать ему вопросы типа: «Сколько подводных лодок вы уже размагнитили? А сколько еще осталось размагнитить?».

Английских физиков озадачили той же проблемой размагничивания кораблей в том же 1936 году, что и сотрудников ЛФТИ. Но война с Германией у них началась на два года раньше, и первое судно — транспорт водоизмещением 8600 тонн — подорвалось на немецкой магнитной мине 10 сентября 1939 года. Всего же за период «странной войны» было потоплено или повреждено магнитными минами около 30 судов и кораблей, включая крейсер «Белфаст» и линкор «Нельсон». В августе 1941 года физики ЛФТИ смогли в Севастополе в подробностях познакомиться с английской системой размагничивания и сравнить со своей.

Они были очень близки по основным принципам и эффективности. Английская система безобмоточного размагничивания была удобнее, особенно для подводных лодок, а система обмоточного размагничивания ЛФТИ более эффективна, особенно для надводных судов. Надо сказать, что названия — безобмоточное и обмоточное — условные: размагничивание кораблей выполняется с помощью обмоток, питаемых током. Только в первом случае обмотки накладывают на корпус судна временно, лишь на период размагничивания, или же вообще располагают вне судна, на грунте под ним. Во втором случае обмотки монтируют на судне стационарно и включают их на время следования по опасным районам.

Удобнее у англичан были и магнитометры, пять штук они оставили в Севастополе, и инженер-лейтенант Панченко наладил выпуск таких же на Севморзаводе. В районе Троицкой балки в Севастопольской бухте была устроена станция безобмоточного размагничивания (СБР). В конце августа 1941 года из Севастополя уехал на Северный флот Александров, руководить работами по размагничиванию на Черном море остался Курчатов. Он покинул Севастополь 4 ноября 1941 года, когда немцы вплотную подошли к городу, а черноморская эскадра ушла в порты Кавказского побережья, где продолжались работы по размагничиванию флота.

Сам Игорь Васильевич Курчатов в 1942 году в последний раз по минным делам выезжал на Северный флот. В Мурманск прибыла английская аппаратура для контрольно-измерительной магнитной станции; станцию построили, но разобраться, как же она работает, сами моряки не могли. Курчатов на месте составил подробную инструкцию измерений. После этого он вернулся к своей главной тематике: ГКО принял решение возобновить работы по созданию урановой бомбы.

Победа 1941 года

Безобмоточное размагничивание, которое, пользуясь английским опытом, освоили физики ЛФТИ в Севастополе, позволило размагничивать подводные лодки всех классов, мелкие суда и усовершенствовало обмоточное размагничивание, так как позволяло делать исходные магнитные поля кораблей стандартными. СБР появились на всех флотах, и потери боевых кораблей, особенно подлодок, от магнитных мин быстро уменьшались. На Севере системой ЛФТИ предстояло оборудовать ледоколы «Ленин» и «Сталин».

По рекомендации директора судостроительного завода в Северодвинске Александров привлек к работам заключенных. Как потом он писал, «заключенные сами из громадной массы бывших на заводе катушек кабеля разных марок отобрали нужные марки, сделали расчеты и ввели систему ЛФТИ в действие на “Ленине”». До «Сталина» в 1941 году очередь не дошла: помешал ледостав.

Потом были работы по размагничиванию судов на Волге в районе Сталинграда, а когда бои там перешли в позиционную фазу, группа ЛФТИ отправилась на Тихоокеанский флот — там войны еще не было, но все к ней должно было быть готово. В районах же боевых действий система ЛФТИ успешно работала. С конца декабря 1941 года больше ни один корабль ВМФ, прошедший размагничивание, до конца войны не подорвался на магнитной мине.

Был только один показательный случай. В ноябре 1944 года канонерская лодка «Амгунь» встала на якорь на внешнем рейде Таллина. Система ЛФТИ у нее работала от дизель-генератора. Дежурный офицер решил сэкономить топливо и разрешил электрику остановить мотор, в тот же момент у канонерки оторвало корму: она стояла над магнитной миной. К счастью, жертв не было, команда была в увольнении на берегу, а вахтенные чудом уцелели.

С 1943 года ЛФТИ принимал участие в подготовительных курсах для военных моряков, восстановлении служб размагничивания на оккупированных территориях по мере их освобождения, разработке магнитомеров нового поколения. За работы по размагничиванию военного флота Александров и Курчатов в 1942 году стали лауреатами Сталинской премии, а в 1945 году Александров получил за это орден Ленина, Курчатов — Красного Знамени. Их сотрудники были награждены медалями за оборону городов, в которых они работали.

Ася Петухова