Юрий Петров - Записки профессора

Я стал смотреть – нельзя ли что-либо усовершенствовать, сделать лучше у нас, на КИМС? Катушки, измеряющие магнитное поле корабля, стояли у нас под водой в ряд, и было трудно установить, над какой из них корабль прошёл килем, над какими катушками корабль прошёл бортами. Обычно суждение о прохождении корабля мы делали по характеру записей поля, но это не исключало возможности ошибок, особенно если корабль имел необычное поле. Было бы хорошо иметь независимый метод определения того, над какой катушкой прошёл корабль. За прохождением корабля по стенду мы наблюдали в теодолит, отмечая нажатием кнопки прохождение носа и кормы через вертикальную нить. Возникла мысль – а что если горизонтальную нить теодолита наводить на ватерлинию корабля и отмечать при этом угол наклона трубы? По этому углу можно вычислить – на каком расстоянии от КИМС, а значит – и над какой катушкой – проплыл корабль. Я провёл расчёты, проверку.

Проверка показала, что вместо громоздкого расчёта расстояний оказалось возможным просто припаять к оси микрометрического винта теодолита круглую шкалу, размеченную после предварительного расчёта прямо в «катушках». Наводя микрометрическим винтом горизонтальную нить теодолита на ватерлинию, мы имели возможность прямо на шкале читать: над какой катушкой прошёл корабль. Работало устройство прилично, но в Севастополе здание КИМС стояло уж очень низко над водой, поэтому углы наклона трубы теодолита были малы и колебания уровня воды в бухте смазывали точность. Показания моего прибора оказались сравнимы по точности с тем, что давал уже привычный всем работникам КИМС анализ записей поля. В результате я пользовался своим прибором, остальные офицеры продолжали пользоваться привычными методами, а точность у меня и у них получалась примерно одинаковой, коренного переворота не произошло.

Всё же несколько месяцев я с увлечением работал над своим «прибором». А потом снова стало скучно, совсем скучно. От скуки и служба шла плохо, начальство меня поругивало.

К нам на КИМС иногда приезжали представители различных военно-морских научно-исследовательских институтов, и от одного из них я узнал, что можно подать заявление в заочную адъюнктуру при училище им. Дзержинского (это было равносильно заочной аспирантуре при обычном гражданском вузе). Можно сдать экзамены кандидатского минимума и написать диссертацию, а это даёт право просить о переводе в военноморской научно-исследовательский институт. Я загорелся этой идеей. Экзаменов я не очень опасался, но диссертацию нужно написать. Известный задел был уже вынесен из училища – это были мои разработки по переходным процессам электродвигателей, можно было продолжать и развивать эту работу. Изучение литераторы, математические расчёты не вызывали трудностей. Вечера у меня остались свободными, поскольку в темное время корабли редко ходили проверяться на КИМС, бухта была тесная, и командиры кораблей опасались столкновений в тёмное время. Тёмными вечерами я сидел в своей «монашеской келье», почти никем не тревожимый, и мог вести любые расчёты. Сложнее было с экспериментальной частью. Командир КИМС (мой начальник) совсем не был в восторге от того, что один из его инженеров занялся процессами в электродвигателях, не имевшими отношения к размагничиванию, и поэтому мне приходилось заниматься «тайком». Когда по вечерам командир и женатые офицеры уходили в город по своим домам, я пробирался в маленькую кладовку за мастерской, расставлял на полу двигатели (хорошо, что они были малых размеров), ставил осциллограф и принимался за работу. После окончания эксперимента я разбирал всё и прятал. Конечно, такие опыты в «тайне», в одиночку, были не очень лёгкими и довольно опасными – я несколько раз попадал под высокое напряжение, а позвать на помощь, если под напряжением меня свело бы судорогой, было некого. Но всё же дело шло, и это радовало.

На интересный новый мир явлений натолкнуло меня наблюдение одного матроса-электрика. Однажды он с хитрецой спросил меня: «А знаете, товарищ лейтенант, что я обнаружил нарушение закона сохранения энергии? Идите со мной, я покажу». Он привёл меня в зарядное отделение, где стоял выпрямитель, заряжавший наши аккумуляторы. Стрелка вольтметра показывала, что выпрямленное напряжение, как и полагалось, равно 27 вольтам. «А теперь смотрите», – и матрос подключил к выпрямленному напряжению небольшой электродвигатель постоянного тока. Двигатель завертелся – и вдруг стрелка вольтметра, качнувшись, как и полагается, влево в момент пуска, уверенно поползла вправо и стала показывать 34 вольта. «Смотрите, – с торжеством и известным ехидством сказал матрос, – ведь двигатель со стороны энергии не получает, а напряжение на выпрямителе он прибавляет на целых 7 вольт. Вот вам и нарушение закона сохранения энергии». Над этим явлением пришлось основательно подумать. Конечно, энергию «ниоткуда» электродвигатель добавить не мог. Он сам получал её от аккумулятора. При внимательном исследовании выяснилось, что выпрямленное напряжение – пульсирующее и ЭДС двигателя не успевала снизиться в те моменты, когда напряжение понижалось, поскольку нагрузка на двигатель была невелика. В результате противо-ЭДК двигателя оказалась близкой не к действующему напряжению, а к максимальному, которое больше действующего в 1,4 раза. Отсюда и брались «лишние»

7 вольт. На следующий лень я взял реванш: «Нагрузите двигатель, – сказал я матросу, – и лишние вольты исчезнут». Всё произошло, как я сказал, и авторитет высшего образования в глазах матроса был восстановлен. Зато открылось новое явление – отзывчивость частоты вращения скорости двигателя, работавшего от выпрямителя, на малые изменения нагрузок.

Явление было необычным, поскольку у двигателей, питавшихся от обычного постоянного напряжения, не пульсирующего, частота вращения от нагрузки почти не зависит. Это явление заслуживало внимательного изучения, я начал расчёты характеристик, но они оказались очень трудны и долго ничего не получалось. И вот однажды, когда поздно ночью возвращаясь из города, я пробирался по крутым тропкам, окружавшим наш КИМС, вдруг пришло в голову: «А зачем я рассчитываю с таким трудом малую потерю скорости за цикл? Ведь можно принять её равной нулю, расчеты сразу упростятся, а на точность это практически не повлияет». На следующий день эксперимент подтвердил, что всё так и есть, и задача была решена. Разумеется, это – пустяк, любой грамотный исследователь, если бы я мог с ним посоветоваться, сразу сказал бы мне то, к чему я пришёл после долгих исканий, но посоветоваться было не с кем. Севастополь тогда был маленьким провинциальным городом (это уже потом, через много лет он разросся, там открыли большой приборостроительный институт), и научное одиночество в маленьком городе очень чувствовалось.