1500py470 (1500py470) wrote in engineering_ru,
1500py470
1500py470
engineering_ru

Categories:

О Вычислительной технике и Точной Механике

В дополнение к Первый плутоний СССР, в день когда 74 года назад 20 августа 1945 года, постановлением Государственного комитета обороны СССР был создан специальный комитет (Председателем комитета был назначен Лаврентий Берия, а его членами – Г.Маленков, Н.Вознесенский, Б.Ванников, А.Завенягин, ученые-физики Петр Капица и Игорь Курчатов) при ГКО для руководства всеми работами по использованию атомной энергии урана, включая производство атомной бомбы, хочется поделится некоторыми моментами с созданием ТУ-4 с которого впервые сбросили советскую бомбу. Достаточно очевидно, что атомный проект породил потребность в средствах ВТ, и даже сейчас некоторых людей в наши дни терзает вопрос, почему в начале названия Института Точной Механики и Вычислительной техники впереди идёт механика, а вычислительная техника потом? И при чём вообще эта самая Точная Механика в царстве электроники?! Вычислительная техника ведь электронная, правда?



БРУЕВИЧ НИКОЛАЙ ГРИГОРЬЕВИЧ
(12.11.1896 - 5.05.1987)
советский учёный в области машиноведения, академик АН СССР,
генерал-лейтенант инженерно-авиационной службы.


Основные труды на тему: Кинематика простейших пространственных механизмов с парами пятого класса, Кинетостатика пространственных механизмов, Точность механизмов, Счетно-решающие устройства, Механизмы точной механики применительно к приборам управления артогнем и бомбометанием. Надежность, долговечность, точность. Автоматизация умственного труда в свете кибернетики. Основы нелинейной теории точности и надежности устройств. Инструментальная точность кинематических и динамических систем.

В 1948 году в СССР была предпринята уже третья попытка организовать учреждение которое наконец решит нарастающие проблемы с ВТ в СССР, на базе трех Институтов АН СССР: Института машиноведения, Энергетического и Математического был создан в Москве новый Институт Точной Механики и Вычислительной техники. Из Института машиноведения выделен Отдел точной механики во главе с академиком Н.Г.Бруевичем. Из Энергетического института Лаборатория электромоделирования во главе с профессором Л.И.Гутенмахером. Из сотрудников Математического института им. В.А.Стеклова образованы Отдел приближенных вычислений с начальником отдела чл.-корр. Л.А.Люстерником и Экспериментально-счетная лаборатория во главе с И.Я.Акушским. Как мы знаем бог любит троицу, и эта попытка оказалась успешной, по причине слияния 3 институтов и 3 попытки. Хотя материалисты считают, что тогда сразу после войны люди просто привычно действовали старым, многократно проверенным методом артиллерийской вилки, выполняя прямое указание самого Сталина.

16 июля 1948 г. вышел первый приказ по ИТМ и ВТ за подписью исполняющего обязанности директора Института академика Н.Г.Бруевича, в котором говорилось, что он на основании постановления Президиума АН СССР от 15 июля 1948 г. приступил к исполнению своих обязанностей. В приказе 2 от 2 октября 1948 г. за подписью Николая Григорьевича Бруевича говорилось о зачислении в штат ИТМ и ВТ с 16 сентября 1948 г. приблизительно 60 сотрудников с установлением им окладов в пределах штатного расписания, утвержденного для Института. Таким образом, 16 сентября 1948 г. можно считать датой начала функционирования ИТМ и ВТ.

В середине марта 1950 года ИТМиВТ произошло первое одержание смена руководства Института. Директором Института был назначен академик М.А.Лаврентьев. В его первом приказе от 20 марта говорилось: "В соответствии с Постановлением Президиума АН СССР организовать в ИТМ и ВТ Лабораторию I. Заведующим лабораторией с 16 марта назначить действительного члена АН УССР д.т.н. проф. С.А.Лебедева". В следующем приказе от 21 марта говорилось: "Перевести из Отдела точной механики в Лабораторию I с 22 марта 1950 г. следующих сотрудников (с указанием должностей и окладов): П.П.Головистикова, К.С.Неслуховского, В.И.Шестакова (по совместительству), С.К.Неслуховского (по совместительству), В.А.Кузнецова, О.В.Мызину. Е.Н.Воротникову и М.Л.Быховскому подготовить перечень передаваемого оборудования".

К этому времени Институт получил пробитое Бруевичем новое временное помещение на территории 2-го Государственного часового завода sic. В марте месяце состоялся переезд Лаборатории I и в новое помещение были переведены счетно-экспериментальная лаборатория и Отдел электромоделирования, а также канцелярия (в это время заведующую канцелярией В.И.Бирюкову заменила в той же должности В.С.Элькснин), бухгалтерия, отдел кадров и другие вспомогательные службы. Отдел точной механики во главе с Н.Г.Бруевичем и Отдел приближенных вычислений остались на прежних местах. Заместителем директора по научной части стал В.А.Диткин. Таким образом в институте вопросы с точной механикой стали уходить на аутсорс, и был заложен фундамент будущих традиционных фирменных проблем с этой самой точной механикой.

Вот одна из статей, опубликованная в 1948 году, которая надеюсь поможет вам понять, почему в те времена Точная механика стояла впереди электроники. Пожалуйста не путайте устройство этой американской Марк 1 с устройством другой английской Марк 1. Ознакомившись с этой статьёй вы поймёте, почему в конце 30-х и начале 40-х годов, вычислительная техника больше с механикой связывалась в сознании у образованных людей, а не с электроникой.



Необходимо заметить про неразрывную связь точной механики и вычислительной техники в СССР и на других примерах. Ещё 26 марта 1900 год в Ремесленном училище цесаревича Николая было открыто Механико-оптическое и часовое отделение — в то время единственное отделение в Российской империи, где готовили мастеров этой области. При первом же наборе поступило 65 прошений, тогда как мест было всего 30, на часовую специальность было принято 18 человек, на механико-оптическую 12. В 1917 Механико-оптическое и часовое отделение выделилось в самостоятельное учебное заведение — Петроградское техническое училище по механико-оптическому и часовому делу, заведующим которого стал Норберт Болеславович Завадский. Основные классы этого училища в 1920 году были преобразованы в Петроградский техникум точной механики и оптики. В 1930 году техникум был преобразован в Ленинградский учебный комбинат, а в 1933 от него отделился Ленинградский институт точной механики и оптики — ЛИТМО, дневной и вечерний техникум точной механики и оптики, а также школы фабрично-заводского ученичества. Первая научно-исследовательская лаборатория института была создана при кафедре технологий оптического стекла. Благодаря разработкам сотрудников этой лаборатории СССР удалось освободиться от импорта дорогостоящих абразивов.

В 1937 году в ЛИТМО открылась одна из первых в СССР лаборатория счетно-решающих приборов, преобразованная впоследствии в кафедру математических и счетно-решающих приборов и устройств. Уже к осени 1939 года кафедра стала одной из ведущих в институте и занималась разработкой электромеханических вычислительных устройств и приборов управления. К 1940 году в институте числилось свыше 1400 студентов, работало 27 профессоров и докторов наук, 80 доцентов и кандидатов наук. В послевоенные годы университет активно развивался. Уже осенью 1945 года в ЛИТМО был открыт новый факультет — электроприборостроения, который вскоре был реорганизован в радиотехнический. На факультете появилась одна из первых в стране кафедра квантовой радиоэлектроники, которая внесла большой вклад в разработку лазеров в СССР. В апреле 1946 года по инициативе президента и ряда действительных членов АН СССР был открыт инженерно-физический факультет. В 1956 году на кафедре счётно-решающих приборов началась разработка первой ЭВМ «ЛИТМО-1», которая была завершена в 1958. Машина совершала инженерные расчёты в двоичной системе, но ввод данных и вывод результатов был в привычной человеку десятичной.


Кроме того 20 марта 1947 года в Ленинграде в интересах военно-промышленного комплекса был основан ещё один Институт Точной Механики, ныне известный как НИИ ТМ. В 1976 году институт награжден орденом «Знак почета». С 1993 года НИИ ТМ преобразован в Открытое Акционерное Общество - ОАО «НИИ ТМ». С 2015 года - акционерное общество - АО «НИИ ТМ». Как можно догадаться, он аналогично вышеописанным заведениям разрабатывал и системы управления тоже.

Когда у нас во время оно проводили разработку Б-4 методом тотального копирования их B-29, ТЗ на который утвердили в феврале 1946 года, то столкнулись с многочисленными трудностями, но не смотря на оные как раз в 48 году их преодолели, его как ТУ-4 запустили у нас в серийное производство.

...Наибольшую сложность в копировании вызвали вычислительные машины, входившие в систему дистанционного управления оборонительным стрелковым оружием. Система объединяла 5 турелей с 2 пушками в каждой. Каждый из пяти стрелков со своего места мог управлять любой комбинацией из данных установок. Расстояние между носовым и кормовым стрелками составляло около 30 м, огонь велся на дистанции 300-400 метров. Таким образом, между пушкой и стрелком расстояние могло составлять около 10 процентов расстояния между пушкой и целью. Данные условия заставляли учитывать при стрельбе параллакс цели. Вычислительные машинки поправку на него вводили молниеносно, когда один из стрелков брал на себя управление огнем из нескольких турелей. Стрелковые прицелы были коллиматорными...



Как мы видим в нашей сказочной стране, точная механика и вычислительная техника всегда были связаны самым правильным образом, но в силу подковёрных интриг и магии места, с оной точной механикой дела обстоят как правило хуже, чем с вычислительной техникой. Да задачи управления огнём и расчётов таблиц для стрельбы тогда было очевиднее решать механическим путём, а в названиях этих славных учреждений слова Точная Механика фигурируют не только исторически, но в городе на Неве и в наши дни, и даже по делу. Воистину такие вещи как приборы для управления артогнем и бомбометанием тогда были основой для создания средств вычислительной техники во всём мире! Особливо этому поспоспешествовли ПУАО (Приборы управления артиллерийским огнём), ПУАЗО (Приборы управления артиллерийским зенитным огнём) и МПУАЗО (Морские Приборы управления артиллерийским зенитным огнём), они породили и Вычислительную Технику, и Кибернетику практически в том виде как мы их знаем сегодня.

Хотя по первости, ПУАО появились ещё в XIX веке, они вполне себе обходились без электроники. Великая сила электричества нашими людьми осознавалась, и в феврале 1942 года в Москве на основании Постановления Государственного комитета обороны СССР от 10 февраля 1942 года № 1255 и Приказом Наркома электропромышленности СССР от 15 февраля 1942 года № 40 был создан «Научно-исследовательский электромеханический институт». Первоначально он представлял собой завод с конструкторским бюро (Завод 465), целью которого была разработка и производство систем наведения огня, что было успешно реализовано в виде СОН-2. В 1945 году КБ при заводе получило наименование ЦКБ-20, а Завод 465 был придан КБ, как опытная производственная база. С 1946 года ЦКБ-20 переименовано в НИИ-20. Первым исполняющим обязанности директора завода, а затем и руководителем ЦКБ был назначен М. Л. Слиозберг. В послевоенные годы НИИ-20 и завод № 465 занимались преимущественно разработкой радиолокационных систем.

Таким образом на примере инженер-контр-адмирала Берга (зам. министра обороны) и простого генерал-лейтенант инженерно-авиационной службы Бруевича, мы видим какое, самое пристальное внимание к вопросам развития кибернетики и средств вычислительной техники в стране, уделялось военно-политическим руководством Советского Союза.



Наглядная иллюстрация того как на B-17, поставляемых в СССР по ленд-лизу*, мучались стрелки, а после смерти любого из них на боевом посту, самолёт стремительно становился беззащитным, в отличии от B-29 на которых после реального внедрения heavy metal вычислительной техники, стрелка мог заменить оставшийся в живых не вставая со своего места! Нужно сказать, что B-29 даже в количестве запрошенных жалких 120 штук правительство США поставлять отказалось в СССР наплевав на своё союзничество. Кстати надеюсь теперь прочитавшим понятно, почему всякому приличному радиомеханику, которых собственно и породили эти самые самолёты стоило например разбираться не только в ТАУ (теория автоматического управления) и ТОЭ (теоретические основы электротехники), но и в ТОМ (термической обработке металлов) кроме естественного ДММ (детали машин и механизмов) на уровне около кандидатской или победителя олимпиад межвузовских. А кроме того в пневматике и гидравлике очень хорошо шарить. До появления B-29 массовой потребности в подобных специалистах ещё не было.

*как оказалось и их не поставляли, хотя 240 штук просили, американцы сами на них летали челноками между Англией и СССР. Однако 890 авиаполк таки их набрал с миру к себе в состав.

Подобный модус операнди позволял на раз без всяких МП и глючащих программ решать такие любопытные задачи как стрельба в одну точку по движущимся целям из значительно разнесённых точек, или прицельное бомбометание поочерёдно из люков в голове и хвосте самолёта для сохранения его центровки во время полёта. Но в силу похоже медицинского факта который заметил ardelfi, что в голове у нормального студента сопромат и ТОЭ не могут ужиться одновременно (с), с хорошими радиомеханиками была хроническая напряжёнка, и на ТУ-4 пристрелку с большим трудом проводили. Любопытно основные трудности были тогда связаны с отступлением от точного копирования, или такими особенностями обычных студентов при обучении? Может в результате мы и наблюдаем сейчас весь этот горький катаклизм, когда быдлокод и ардуину пытаются всобачить в те места, где их быть совсем не должно! А мнения программистов например, что их код естественно и закономерно содержит ошибки (видимо занятие программированием как средством снискания себе пропитания приводит к такой ужасной их профессиональной деформации мировосприятия), заставляет меня начинать боятся неизбежного ужасного нашествия дятлов которые разрушат нашу цивилизацию :(( И срочно вернуть законы Хаммурапи в нашу жизнь!



«Оливковый» B-29 первой серии, выпуска завода Боинг в Уичита.


На самолёте В-29 была установлена сложнейшая по тому времени система централизованного управления стрелковым оборонительным вооружением, разработки фирмы «General Electric», объединяющая четыре фюзеляжные башенные турельные установки, с дистанционным наведением от компьютеризованного стрелкового прицела (центральной прицельной станции). Пятая — хвостовая турельная установка являлась автономной и управлялась непосредственно 5-м стрелком, находящимся в хвостовой (задней) гермокабине. Всего имелось четыре позиции с дистанционным управлением для стрелков: одно в носовой части фюзеляжа — место бомбардира; три в кормовой (средней) гермокабине. Все четыре дистанционно управляемые стрелковые позиции были оборудованы гироскопическими счётно-решающими рефлекторными стрелковыми прицелами, включёными в электродистанционную систему управления турельными установками. Вертикальная наводка осуществлялась посредством двух круглых кнопок по сторонам прицела. Передняя надфюзеляжная турельная установка управлялась, как правило, бомбардиром. Задняя надфюзеляжная и обе подфюзеляжные турельные установки могли обслуживаться тремя стрелками, находящимися в кормовой (средней) гермокабине. При этом каждый стрелок (кроме хвостового) мог одновременно вести огонь из двух установок. Централизованная система ведения огня управлялась средним (главным) стрелком, находящимся в кормовой (средней) гермокабине, где его кресло располагалось значительно выше кресел двух боковых стрелков. Благодаря этому он имел наилучший обзор через верхний блистер и, с помощью тумблеров на специальной панели, имел возможность распределять цели между стрелками и турельными установками. Огонь из 5-й хвостовой турельной установки мог вести только один хвостовой стрелок.

Наибольшую сложность в системе управления составили вычислительные машины, мгновенно вводящие поправку на параллакс цели для каждой фюзеляжной турельной установки, при централизованном управлении огнём, с учётом значительного расстояния между стрелковым прицелом и турельными установками… Поправки на параллакс цели учитывали значительную рассредоточенность турельных установок по длине фюзеляжа. Расстояние от носовых и кормовых турелей до стрелка составляло около 15-ти метров; стрельба велась на дистанции в 300÷400 метров… Таким образом, расстояние между стрелком и стрелковой установкой могло составлять примерно 10 процентов расстояния от установки до цели. Такие условия вызвали необходимость учитывать параллакс цели. Амплидины (электрогенераторы для следящих систем) питали электрические моторы, вращающие турели стрелковых установок. Разветвлённая электросеть только системы оборонительного вооружения имела суммарную длину около 8-ми километров. Стрелковые прицелы были обычными коллиматорными.

Оборонительное стрелковое вооружение самолёта В-29, включало пулемёты калибра 12,7 мм, и одну пушку калибра 20 мм. Однако, пулемётное оборонительное вооружение самолёта В-29, уже не обеспечивало надёжную защиту.



Ту-4 (сер. № 2805103), построенный на Куйбышевском авиазаводе в 1952 году — единственный сохранившийся Ту-4 в России. Музей ВВС, Монино.


Ту-4 состоял на вооружении ДА ВВС СССР с 1949 года до начала 1960-х годов. Самолёт является копией американского бомбардировщика В-29, воспроизведённым методом обратной разработки. При этом его конструкция, оборудование, вплоть до интерьера гермокабин, были строго скопированы с американского образца, за исключением пушечного вооружения, винтомоторной группы силовой установки и радиостанции. Советские двигатели имели мощность 2400 л. с. вместо 2200 л. с. у оригинала. Пушечное оборонительное вооружение (10 скорострельных пушек калибра 23 мм вместо 12 пулемётов калибра 12,7 мм у В-29) значительно повысило обороноспособность советской «суперкрепости».

С апреля 1950 года, Постановлением Правительства, на самолёты Ту-4, после завершения затянувшейся доводки, начали устанавливать 10 авиационных пушек НР-23, калибра — 23 мм, по две пушки на каждую стрелковую установку, с общим боекомплектом 3150 патронов. Оборонительный комплекс ПВ-23 «Звезда», включал четыре вращающиеся 2-орудийные, башни блистерного типа, с пушками НР-23 каждая, хвостовую турельную установку с двумя пушками НР-23. Каждая огневая точка была оснащена автоматическим прицелом и центральной прицельной станцией ПС-48М. Комплекс обеспечивал 24 варианта управления огнём.

Главным оружием Ту-4 должна была стать атомная бомба, разработка которой была начата в 1946 г. в ОКБ-11 под руководством Ю. Б. Харитона и начальника конструкторского отдела В. А. Турбинера. 29 августа 1949 г. Первый экспериментальный заряд РДС-1 был взорван на башне; он был в принципе пригоден для сброса с самолёта. В основе проекта были использованы данные по американской плутониевой бомбе «Фэтмэн» «Fat Man» («Толстяк»), испытанной над Нагасаки.

Параллельно с проектированием заряда РДС-1, ОКБ-11 совместно с бригадой вооружения ОКБ Туполева произвели доработку трёх самолётов Ту-4 для проведения баллистических и «горячих» испытаний атомной бомбы. Доработанные самолёты были обозначены индексом Ту-4А. На этих самолётах была установлена система взведения заряда и специальный бомбодержатель. На первых атомных бомбах узлы подвески — ушки (рымы) — располагались поперёк продольной оси корпуса бомбы. Первоначально была произведена большая серия сбросов макетных бомб в целях отработки конструкции парашюта, оперения бомбы, радиовысотомеров, генерирующих сигнал для взрыва ядерного заряда на заданной высоте. К траектории падения бомбы предъявлялись жёсткие требования, выполнение которых осложняла конфигурация корпуса с малым геометрическим удлинением (отношение длины корпуса к диаметру миделевого сечения). В связи с этим, была изыскана возможность снижения массы и размеров бомбы; однако, чтобы не задерживать выполнение программы первых испытаний, эта возможность была реализована позднее.

Поэтому первоначально была выпущена малая серия в количестве 5-ти единиц атомных авиабомб «Изделие 501» с зарядом РДС-1, общим весом — 5000 кг, предназначенных для подвески на самолёт Ту-4 дальней авиации. Однако эти бомбы так и остались на месте, где они были изготовлены — в городе Арзамас-16. Единственным средством защиты экипажа самолёта-носителя от малоизученных в то время поражающих факторов ядерного взрыва являлись светозащитные экраны и специальные очки.

Первым серийным ядерным зарядом, разработанным для боевых частей ракет и свободнопадающих бомб, стал 30-килотонный заряд РДС-4. Его вариант, РДС-4Т, был разработан для атомной бомбы «Татьяна», поступившей на вооружение дальней и фронтовой авиации. Внешне «Татьяна» соответствовала обычной фугасной бомбе. Её корпус по сравнению с «Изделием 501» был короче более чем в четыре раза, вес снизился с 5000 кг до 1200 кг. По результатам «холодных» баллистических испытаний была упрощена конструкция оперения, а «проушины» узлов подвески имели продольное расположение.



Ядерная бомба "Татьяна" с зарядом РДС-4Т


Уважаемые знатоки и ценители авиации, пожалуйста не бейте за сокращённые описания стрелкового вооружения Ту-4 и В-29 с Крыльев Родины и айрваров, пойнт этого поста показать как во время оно решали вычислительные задачи средствами почти чистой механики.

Как говорится запомните этот твит: Человечество ждёт внезапный конец когда на бомбардировщики прийдёт ардуино и быдлокод!


Tags: авиация и воздухоплавание, вооружение, вопрос залу, информация, история, личности, механика, технологии, электричество
Subscribe
promo engineering_ru august 18, 2015 08:13 169
Buy for 50 tokens
Крепость Масада - это плато 300х600 метров, расположенное на высоте 450 метров. Тут в 70 году н.э. иудеи были окружены и три года отбивались от римлян. Где осажденные брали воду? Крепость создавала запасы воды во время редких дождей в зимний сезон. Поскольку Масада находится на голой скале, и…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 35 comments