Тридцать девять лет в почтовых ящиках. Мемуары научного сотрудника о работе и личной жизни - Алла Валько Страница 19

...

Гироузел, или кожух гироскопа, в котором установлен быстровращающийся ротор, представляет собой сплошную бериллиевую сферу и является внутренней рамкой карданова подвеса. Внешняя рамка карданова подвеса, выполненная в виде тонкого кольца, утоплена в кожухе. Опоры ротора представляют собой газодинамические подшипники. По направлению кинетического момента ротора в кожухе имеются два цилиндрических углубления. Упоры – металлические стержни, закрепленные в корпусе, входят в эти углубления, ограничивая рабочую зону гироскопа, – величину отклонения вектора кинетического момента ротора от нулевого положения до соприкосновения кожуха с упором.

Экспериментально обнаружено следующее явление: при соприкосновении кожуха с упором возникает “обкатка” упора, т.е. кинетический момент ротора начинает описывать конус, причём кожух всё время остаётся в контакте с упором. Частота обкатки меняется от прибора к прибору и составляет от семи десятых до семи герц. Скорость обкатки не зависит от скорости подхода гироскопа к упору и превосходит скорость ухода из-за вращения Земли на два-три порядка. Обсуждение постановки задачи, гипотез о физической сущности наблюдаемого явления и результатов исследования проводилось совместно с доцентом кафедры теоретической механики Александром Исааковичем Кобриным.

В разделе “Заключение” указывалось: “Рассмотренные в настоящем отчёте силы, действующие на кожух (силы нормальной реакции упора, сухого и вязкого трения, силы, возникающие при колебаниях ротора в газодинамических опорах) не могут вызвать наблюдаемое движение гироскопа на упоре. Для объяснения наблюдаемого режима обкатки необходимо проведение дополнительных экспериментальных и теоретических исследований природы и величины сил, действующих на кожух и ротор гироскопа гидродинамических, упругих, электромагнитных и т.д”.

Однако свои изыскания Сергей не продолжил.

В конце года, когда стало очевидно, что никто из видных учёных, занимавшихся этой задачей, не выдвинул рабочую гипотезу, объясняющую причину возникновения обкатки, я изъявила желание взяться за решение этой головоломки и получила “добро” от начальства. В данном случае начальство ничем не рисковало: корифеи не сумели найти ответ на загадку, поэтому в случае моей неудачи это было бы воспринято как должное. В первый же рабочий день после Нового года я приступила к работе. Я прекрасно понимала, что знаю теорию гироскопов значительно слабее, чем все те маститые учёные, которые проявили интерес к решению этой задачи. Я понимала также, что мне предстоит отыскать какое-то ранее не принятое во внимание явление, которое способно вызвать столь необычное поведение гироскопа на упоре. Согласно “классике”, при соприкосновении кожуха с упором на площадке их контакта возникает сила нормальной реакции и сила трения, момент от которой должен отводить контактирующие поверхности друг от друга. В действительности же кожух постоянно находился в контакте с упором.

Прежде всего, мне нужно было познакомиться с конструкцией прибора и теми условиями, при которых проводились эксперименты. Я, как и все предыдущие исследователи этого явления, решила воочию убедиться в удивительном поведении гироскопа, установленного, как это обычно делается при испытаниях, на фундаменте на отгоризонтированном основании.

...

Эксперимент заключался в следующем: на обмотки статора гиродвигателя подавалось напряжение питания, и ротор начинал вращаться с большой скоростью. Сигналы с выходных обмоток датчиков угла, установленных по осям подвеса гироскопа и характеризующих величину отклонения вектора кинетического момента от нулевого положения, подавались на вход осциллографа. При замыкании цепей обратной связи, то есть при подаче напряжения питания на обмотки датчиков момента, вектор кинетического момента находился в центре рабочей зоны, занимая нулевое положение. В режиме свободного гироскопа, т.е. при размыкании цепей обратной связи, ротор сохранял неизменным направление вектора кинетического момента в пространстве. Корпус же гироскопа под воздействием угловой скорости вращения Земли поворачивался в пространстве, вызывая так называемый кажущийся уход гироскопа, что на экране осциллографа фиксировалось в виде прямой линии. После соприкосновения с упором вектор кинетического момента начинал описывать конус, и на экране осциллографаэто проецировалось в виде окружности.

Ознакомившись с этими исходными данными, я начала разрабатывать различные гипотезы, которые могли бы объяснить наблюдаемое явление. Правда, сначала я поехала к Виктору Филипповичу Журавлёву, доктору физико-математических наук, руководителю кандидатской диссертации Сергея Кухтевича. С Виктором я была хорошо знакома, так как по окончании МВТУ он был распределён на работу в Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики, где, будучи молодым специалистом, работала и я. Здесь Виктор проработал несколько лет, проявив исключительные способности. Кстати, Виктор был ознакомлен с задачей, которую теперь предстояло решать уже мне. Не знаю, сколько времени он уделил этой задаче, но, во всяком случае, к тому моменту, когда я взялась за неё, ответа на поставленный вопрос не было ни у кого. Я поехала к Виктору, чтобы выяснить у него, насколько трудной, с его точки зрения, является стоявшая передо мной задача, каковы у меня шансы найти на неё ответ и какова квалификация Сергея как специалиста, поскольку мы работали в разных отделах и по производственным вопросам до сих пор не сталкивались. Сергей работал в теоретическом отделе, а я занималась теоретическими исследованиями в отделе, в котором проводились испытания гироскопов и разрабатывалась сопровождающая приборы документация.

Виктор сообщил мне, что задача сложная, что Сергей – высококвалифицированный специалист, и выразил сомнение в том, что мне удастся справиться с этой задачей. Однако я не была обескуражена, а, выслушав мнение Виктора, с головой окунулась в работу. Ещё раз спустилась на фундамент, изолированный от внешних вибраций и всех иных воздействий, включая вибрации здания института. Наблюдая за обкаткой, я обратила внимание на то, что лучик на экране осциллографа, описывая окружность с разной угловой скоростью, характерной для различных гироскопов, при этом слегка дрожит. Тогда я не поняла, почему это происходит, но все увиденные мной на экране осциллографа картинки чётко запечатлелись в моей памяти. Я искала явление, которое заставляло контактирующие поверхности кожуха и упора прижиматься друг к другу. А это могло происходить только в случае изменения направления силы трения в какие-то моменты их контакта. Этот эффект казался мне фантастическим.

Первый отчёт о моих изысканиях назывался “Разработка гипотез условий возникновения обкатки гироузла по упору… Часть I”. В процессе работы мне понадобились консультации по математике, ибо в этой части я всю жизнь ощущала значительный пробел. В годы моей учёбы в МВТУ математика преподавалась лишь на двух первых курсах, что, возможно, было достаточно для инженера-практика, но совершенно недостаточно для специалиста, занимающегося теоретическими исследованиями в области гироскопии. Сейчас МВТУ переименовано в МГТУ, так что математике, должно быть, уделяется больше внимания. Я же по окончании МВТУ поступила не на мехмат МГУ, как предполагала ещё на втором курсе, а на вечерний факультет иняза.