Каждая кафедра Государственной морской академии имени адмирала С.О. Макарова – это богатая история. Известно, что «в капле воды отражается Вселенная», так и в истории одной кафедры отражается вся «Макаровка». Более того, одна отдельная кафедра отражает состояние образования не только всего учебного заведения, но и всего государства.

Николай Григорьев, профессор кафедры технических средств навигации ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова

Предыстория. Кафедра технических средств судовождения

При создании в 1944 году Ленинградского высшего мореходного училища (ЛВМУ) с ведомственной принадлежностью ММФ и в 1945 году Высшего Арктического морского училища имени адмирала С.О. Макарова (ВАМУ), принадлежащего Главсевморпути, дисциплина «электронавигационные приборы» входила в состав кафедр судовождения. На преподавательскую работу в оба училища были приглашены главным образом крупные ученые из ВМФ. На первый курс зачислили студентов – отличников учебы первого и второго курсов, переведенных из других вузов страны.

Это было время, когда правительство отводило должное внимание морскому транспорту в экономике государства. Военные моряки-ученые способствовали становлению высшего морского образования, а уже выпускники создали бренд «Макаровка».

Знаковым событием для становления будущей кафедры технических средств судовождения стало появление в 1948 г. Бориса Кудревича, который занял должность профессора кафедры судовождения ЛВМУ. Он был крупнейшим специалистом в области гироскопических навигационных приборов, основоположником отечественного производства гирокомпасов, заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, инженером-контр-адмиралом, доктором технических наук. С его появлением сразу началась подготовка кадров научно-педагогических работников в аспирантуре. С Борисом Кудревичем связано и становление в ЛВМУ НИР в области навигационных приборов.

История магнитных компасов в судьбе человечества имеет более глубокие корни, чем история гироскопических компасов. В ГМА имени адмирала С.О. Макарова становление научной работы в области магнитных компасов началось с приходом в 1944 году в ЛВМУ профессора Бориса Хлюстина, доктора военно-морских наук, инженера-контр-адмирала – крупного специалиста, автора учебников по девиации магнитного компаса и мореходной астрономии.

Исследования в области магнитных компасов связаны также с именами доктора военно-морских наук профессора, инженера – капитана 1-го ранга Н.Рыбалтовского и доктора технических наук профессора, заслуженного деятеля науки и техники СССР В.Кожухова. Проблемами магнитных компасов на кафедре судовождения занимались и доценты С. Лукин, В. Григорьев, В. Арпиайнен, А. Гамов, Н. Авербах.

Вначале весь научный потенциал судоводительского факультета был сосредоточен на кафедре судовождения. Совершенствование технических средств навигации стало объективной причиной создания новых кафедр более узкого профиля.

В сентябре 1963 г. по приказу министра морского флота во всех ВИМУ ММФ создаются кафедры «Технические средства судовождения» (ТСС). В ЛВИМУ имени адмирала С.О. Макарова основателем кафедры – в те годы она называлась кафедрой электронавигационных приборов – становится ученик Б. Кудревича доктор технических наук профессор Евгений Смирнов, который был ее бессменным руководителем до 1997 года.

Фото. Состав кафедры ТСС 2010 год. Сидят (слева направо): Е. Смирнов, В. Сизов, А. Яловенко, В. Перфильев, Д. Зимин. Стоят: Н. Григорьев, В. Степанов, В. Сигида

Главные направления исследований

Из трех учебных дисциплин, читаемых на кафедре (гироскопические приборы и магнитные компасы, гидроакустика), научные исследования велись главным образом по двум направлениям: магнитные компасы и гироскопические приборы.

Для создания курсоуказателей требуется опорная система отсчета. Известны две опорные системы отсчета: магнитное поле Земли, в котором стрелка магнитного компаса ориентируется в плоскости меридиана, и использование гироскопа, который при надлежащей «связи» с Землей также ориентируется в плоскости меридиана.

Парацельс назвал магнит «монархом всяческих тайн», а английский астроном Джон Гершель назвал гироскоп Фуко «инструментом философа». Магнит и гироскоп объединили знания астрономов, математиков, физиков, механиков, моряков и философов.

История магнитных компасов и гирокомпасов во многом перекликается и пережила период противостояния.

Магнитные компасы появились значительно раньше гироскопических компасов. Изобретение магнитного компаса относится к числу величайших открытий человечества. Однако начало строительства металлических судов выявило проблемы, связанные с девиацией, возникающей от магнитного поля судна. Совместное влияние магнитного склонения и девиация сделали использование магнитных компасов на кораблях и судах проблематичным, что и послужило стимулом к созданию гирокомпасов.

Первым возможность создания курсоуказателя на базе гироскопа высказал Л. Фуко в 1852 году. В 1912 году идея была реализована на фирме «Аншютц». Однако при испытаниях прибора были выявлены существенные погрешности при маневрировании и на качке. К этому времени большинство проблем, связанных с девиацией магнитного компаса, было решено. При соприкосновении старого с новым и возникло противостояние.

Успехи в области гироскопии расставили все на свои места. Гироскопические компасы, как более точные, прочно заняли свое место в мореплавании, а за магнитными компасами осталось незыблемое преимущество – автономность, что закреплено в документах Международной морской организации (ИМО). В частности, СОЛАС, глава V, Правило 19 «Требования к оснащению судов навигационными системами и оборудованием» гласит: «Все суда независимо от размера должны иметь: магнитный компас, у которого уничтожена девиация и определены ее остаточные значения, или другое средство, независимое от любого источника электроэнергии, чтобы определять курс и представлять его показания на главный пост управления рулем». Требования к магнитным компасам прописаны и в Резолюции ИМО А.382 (10) 1977, которая также требует: «Магнитный компас должен нормально работать во всех условиях эксплуатации судна, на котором он установлен».

На сегодняшний день «другого средства, не зависящего от любого источника электроэнергии» нет, да и не предвидится. На современном судне великое множество приборов, но такая «жесткая» формулировка используется только в отношении курсоуказателя. Два навигационных параметра позволяют вести счисление места судна – курс и скорость. Из этих двух параметров наиболее важным является курс. Можно как угодно быстро перемещаться, но прибыть не туда вследствие незнания курса.

Значительный вклад в дальнейшее становление кафедры «Технические средства судовождения» внесли выпускники судоводительского факультета: профессора А. Жерлаков, В. Перфильев, В. Воронов, И. Блинов, А. Яловенко, А. Жухлин.

Интересы безопасности мореплавания свели две, ранее противостоящие научные школы на кафедре «Электронавигационные приборы» Ленинградского высшего инженерного училища имени адмирала С.О. Макарова (ЛВИМУ). С момента создания кафедры возникли две научные школы, которые успешно вели научную деятельность.

Безопасность мореплавания предъявляет высокие требования к точности курсоуказания, особенно важно не просто пользоваться информацией, но и отчетливо понимать возможности курсоуказателей. В настоящее время Международная морская организация предъявляет требования к двум типам курсоуказателей – магнитным компасам и гироскопическим компасам.

В действующем наставлении Министерства морского флота «Рекомендации штурманской службы (РШС-89)» в отношении магнитного компаса сказано: «Если величина девиации главного магнитного компаса превысит допустимую величину 3° (у путевого – 5°), может быть использована временная таблица девиации».

Особенностью магнитных компасов является то, что в процессе эксплуатации судна девиация изменяется под влиянием различных факторов: удары о лед, причал, волну, при изменении широты плавания, характеристик груза. Эти обстоятельства создают дополнительные проблемы штурманскому составу.

В современных магнитных компасах используются различные типы компенсаторов. Сравнительный анализ точностных характеристик отечественных и иностранных компаний показывает, что магнитные компасы, выпускаемые отечественной промышленностью, превосходят иностранные аналоги.

Так, например, компенсаторы четвертной и широтной девиации, используемые в отечественных магнитных компасах, проще и в них не возникает девиация от индукции. Теоретическое обоснование и конструкции компенсаторов четвертной и широтной девиаций разработаны профессором кафедры «Технические средства судовождения» В. Вороновым. В настоящее время такие конструкции используются во всех отечественных магнитных компасах, а также в некоторых иностранных компасах – например, японских.

Кроме того, на кафедре ТСС разработана и экспериментально исследована конструкция магнитного компаса для использования в высоких широтах. Эта тема была последней диссертационной работой по магнитным компасам, написанной на кафедре С. Монинцом.

Существенным недостатком отечественных магнитных компасов является их высокая стоимость, что можно объяснить малым спросом на продукцию. Главные потребители – это ВМФ, а отечественные судоходные компании строительство новых судов не заказывают, те же немногие, кто это делает, берут кредиты в иностранных банках, которые и диктуют условия оснащения судов навигационным оборудованием иностранных производителей.

В части гироскопических компасов действует Резолюция ИМО А.424(10)1979 и Резолюция ИМО А.821(19)1985. В соответствии с этими резолюциями гирокомпас должен быть установлен на всех судах, совершающих морские рейсы водоизмещением 500 тонн и более.

В настоящее время гирокомпасы выпускают Россия, Германия, США, Япония и другие страны.

Наибольшее распространение получили гирокомпасы Германии фирмы «Аншютц», которые относятся к классу гирокомпасов с автономным чувствительным элементом. Особенностью этих гирокомпасов является то, что у них возникают инерционные девиации при маневрировании, которые затухают через полтора-два часа после окончания маневра. Максимальное значение девиации приходится на момент окончания маневра. Так как инерционная девиация первого рода не поддавалась учету (кроме расчетной широты, где она равна нулю), то это обстоятельство привело к тому, что стали выпускать апериодические гирокомпасы, в которые период Макса Шулера сохранялся таким, как в расчетной широте. В СССР это гирокомпасы «Курс 5», «Курс 10» и др.

В качестве альтернативного направления начаты разработки и производство корректируемых гирокомпасов, где у чувствительного элемента инерционная девиация не возникает в принципе, так как он не реагирует на ускорение за счет использования в качестве чувствительного элемента астатического гироскопа, у которого совмещены центр тяжести с центром подвеса.

Корректируемые гирокомпасы появились как в России, так и за рубежом. К корректируемым гирокомпасам относятся отечественные гирокомпасы «Вега» и гирокомпасы типа «Гюйс».

В настоящее время по параметрам и точностным характеристикам, а также по вопросам эксплуатации первенство, вне всякого сомнения, принадлежит отечественным корректируемым гирокомпасам типа «Гюйс» – «Меридиан», PGM 009 и PGM 011.

Особенностью этих гирокомпасов является то, что них в качестве чувствительного элемента применяется «динамически настраиваемый гироскоп» (ДНГ), а подвес представляет собой вращающиеся торсионы.

Научная работа

Под руководством профессора Е. Смирнова на кафедре «Технические средства судовождения» ГМА имени адмирала С.О. Макарова в течение более сорока лет велись исследования, связанные с проблемами точности ДНГ. По итогам этой работы Е. Смирнову в 1987 году была присуждена Государственная премия СССР «в области приборостроения». Сами же темы исследований велись в соответствии с хоздоговорной тематикой по заказам организаций, связанных с космическими исследованиями, и относились к разряду закрытых.

Важно отметить, что теоретические исследования непременно завершали эксперименты. Конструктором экспериментальной модели неизменно был профессор Владимир Перфильев. С присущей ему скрупулезностью он брался за эскизы, тщательно вымеряя прежде всего гироскоп, который надлежало испытывать. Сами же гироскопы также изготавливались в производственных мастерских академии. А дальше выстраивалась периферия будущего макета. За съем сигнала, его обработку и регистрацию отвечали В. Филипченко или В. Воронов. Непосредственно экспериментом занимались, как правило, аспиранты, которые писали в это время диссертацию, – А. Саюк, И. Горохов, Н. Григорьев и др.

Более глубокие исследования стали возможными благодаря применению ЭВМ. В этой работе были задействованы В. Степанов, П. Новиков и А. Орехов. Балансировкой гироскопов и сборкой макета занимался А. Жабо, у которого на этот случай была приготовлена масса приспособлений.

Исследованиям подвергались различные типы динамически настраиваемых гироскопов, у которых была одна общая проблема – влияние вибраций от шарикоподшипников на полезный сигнал. Методы минимизации влияния были различные, но ни один не давал желаемого результата.

Перед членами кафедры стояла задача – снизить влияние вибраций, идущих от подшипников, на гироскоп. Эта работа затянулась на три года. Эксперимент подтверждал правильность идеи, а вот теоретические исследования зашли в тупик. Потребовалось три года, чтобы создать модель вибрации от подшипников, которая удовлетворяет экспериментальным исследованиям. Причина крылась в некорректном использовании систем координат. Тем не менее столь длительная работа была вознаграждена – было получено авторское свидетельство на устройство, которое давало существенный эффект в борьбе с вибрациями.

Поучительным в исследовательской работе кафедры является также другой случай, когда было сделано изобретение, за которое было выдано авторское свидетельство «на способ», что происходит крайне редко. Считается, что все способы уже известны.

Сама конструкция гироскопа и динамика его поведения были описаны в научных трудах, и вдруг совершенно неожиданно родилось новое решение, которое позволило проявить свойства гироскопа по двум новым направлениям одновременно, что раньше подразумевалось как невозможное.

Завершающий результат этих исследований корректируемых гирокомпасов привнесли производители. Вопросы эксплуатации гирокомпаса «Меридиан» сведены до одной кнопки – «ВКЛ. – ВЫКЛ.». При подключении к гирокомпасу судовой GPS проблемы девиации сведены до минимума. Благодаря системе коррекции скоростная девиация практически равна нулю, а инерционная девиация не возникает, так как на время маневрирования гирокомпас автоматически переключается в режим «гироазимут», а после маневра вновь переходит в режим «гирокомпас».

Мощная система непрерывной самодиагностики решает вопросы обнаружения неисправностей.

Будучи более удобными в эксплуатации, гирокомпасы типа «Гюйс» уступают западным аналогам в сервисном обслуживании, что существенно ограничивает их использование на отечественном морском флоте.

Госбюджетная тематика на кафедре

Госбюджетная тематика на кафедре была многоплановой. Если в хоздоговорных темах вектор исследований был задан на долгие годы, то в рамках госбюджетных тем формировались различные направления. Несколько человек занимались проблемами ДНГ. В частности, именно Е. Смирновым была написана теория гирокомпаса, построенного на ДНГ.

Владимир Перфильев занимался вопросами апериодических и корректируемых гирокомпасов. Результат – около двадцати авторских свидетельств на изобретения.

Владимир Воронов занимался вопросами снижения девиации магнитных компасов, в чем он немало преуспел. Им или при его участии были разработаны и запущены в серийное производство такие приборы, как судовой инклинатор, дефлектор с равномерной шкалой, конструкции безындукционных компенсаторов четвертной девиации (применяются в российских магнитных компасах, а также в иностранных моделях), компенсаторы широтной девиации.

Параллельно на кафедре «Электрорадионавигационные приборы» вопросами гироскопических систем занимались профессор А. Жерлаков и его ученики, среди них профессор В. Сизов, который с 1997 по 2015 год возглавлял кафедру ТСС. Следует отметить, что противостояния на почве научных исследований не было. Каждый занимался своим направлением. Профессор А. Жерлаков вел направление многокомпонентных гироскопических систем и приборов.

Учебный процесс: лекции и лабораторные работы

Лектор – визитная карточка вуза. Лектор «глаголом жжет сердца людей». Благодаря ему формируется бренд вуза. Если лектор не сумеет привить любовь к своему предмету, то процесс формирования имиджа вуза будет лишен завершенности образа профессии.

В книге преподобного Иоанна, игумена Синайской горы, говорится: «Не тот учитель достоин удивления, который способных отроков сделал знающими людьми, но тот, который невежд и тупоумных умудрил и довел до совершенства».

Лекторы кафедры были достойны удивления! На кафедре их было много, но по манере чтения Е. Смирнов, В. Перфильев и В. Воронов особенно выделялись. С позиций современных образовательных стандартов, пожалуй, что они бы не выдержали критики чиновников. Лекции каждый читал в своем, неповторимом стиле.

Евгений Смирнов читал лекции по гироскопии. Во время лекции он светился. Он не просто читал; всем своим видом, пылающим взглядом он призывал курсантов восхищаться красотою вывода, логичностью рассуждений. Первые ряды в аудитории были заполнены, что является признаком качества чтения лекции. Примечательно, что линейкой и циркулем он не пользовался. Рисунки при этом получались выверенными, что не всякому удается, даже используя инструменты.

Владимир Перфильев также читал лекции по гироскопии, но при необходимости мог читать лекции по акустике и магнитным компасам. Его отличала степенность. Каждому слову отводилось свое, только ему предназначенное место. Слова он размещал аккуратно, словно искусный каменщик кирпичи, отчего складывалась целостность и завершенность теории.

Владимиру Воронову при чтении лекций была свойственна некоторая суетливость. Он читал главным образом теорию магнитных компасов. Возможно, это связано с особенностью дисциплины. Теория уничтожения девиации магнитного компаса предполагает манипуляции с компенсаторами, которые привносятся извне, и помимо того, что они компенсируют девиацию, могут создать новый вид девиации. Так, например, уничтожая полукруговую девиацию, создают широтную девиацию. В процессе лекции по магнитным компасам нельзя терять нить рассуждений, в противном случае будет трудно понять и сопоставить соотношение сил, действующих на картушку магнитного компаса. Графический материал в его лекциях был безупречен.

Естественно, лекции венчались написанием учебников по дисциплине. Преподавателями кафедры был написан учебник «Электронавигационные приборы» под общей редакцией Е. Смирнова, который неоднократно переиздавался. В дальнейшем учебник был существенно переработан и выходил под названием «Технические средства судовождения», но уже в двух томах. Первый том – теория, второй том – конструкция и эксплуатация.

Помимо этого Е. Смирновым написаны монографии «Гироскопические навигационные системы» (издательство «Элмор», 2004 г.), а ранее в соавторстве с Л. Брозгулем – «Вибрационные гироскопы» (издательство «Машиностроение», 1970 г.). В монографиях изложена теория гироскопических приборов, построенных на динамически настраиваемых гироскопах.

Лабораторные занятия были еще белее далеки от стандартов образования, в современном их понимании. На кафедре во все времена не приветствовалось следование шаблонам. Каждый преподаватель – личность, которому дозволялось все. Стандартным должен был быть результат – курсант должен был знать теорию и обладать практическими навыками эксплуатации и ремонта приборов.

Заведующим лабораторией ЭНП (ТСС) длительное время был С. Денисов. Человек незаурядных способностей. Он не только знал устройство всех приборов, но участвовал в написании учебников по дисциплине. Под его руководством многие годы работали лаборанты А. Барышев и Г. Буняк, которые могли дать консультации курсантам.

Профессионализм С. Денисова и А. Барышева был столь высок, что преподаватели кафедры, особенно молодые, обращались к ним за помощью.

Всякий раз, когда промышленность выпускала новый навигационный прибор, Е. Смирнов начинал кипучую деятельность, чтобы этот прибор появился в лаборатории кафедры. Нахрапистость ему была не свойственна, но упорства ему было не занимать.

Как только на кафедре появлялась техническая документация нового прибора, начиналась работа над методичками; работали многие, часто кооперируясь друг с другом. Но была и особенность. В. Перфильев и В. Воронов нередко работали параллельно. Каждый писал свой вариант, особенно это касалось схем прибора. Если для Перфильева была свойственна детализация при создании схем, то Воронов предпочитал уровень функциональной схемы. Другие преподаватели пользовались, как правило, обоими вариантами. Переход от функциональной схемы к принципиальной приносил свои результаты. В более ранние времена изучались и монтажные схемы. В соавторстве Воронов и Перфильев выпустили Атлас электронавигационных приборов, который по полноте и изяществу превосходит все последующие варианты подобных изданий.

Дипломные работы, как правило, включали эксперименты, которые проводили тут же в лабораториях. По результатам некоторых экспериментов были оформлены рационализаторские предложения. Закономерно, что некоторые темы дипломных работ становились темами будущих диссертаций.

Диапазон исследований в области гироскопии был широким. Так, например, были защищены диссертации А. Яловенко и И. Гороховым по гироскопам с гидродинамическим подвесом с разделяющимися жидкостями, выполненные под руководством профессора И. Блинова.

Успешными были защиты и аспирантов-целевиков под руководством профессора М. Богдановича.

«Пароходу и человеку». Память

На примере только одной кафедры ТСС ГМА имени адмирала С.О. Макарова видим, что есть кем восхищаться и гордиться. Но восхищение должно иметь продолжение. Испанский поэт Ремихио Каула указал путь:

«Не ставь при жизни памятник герою,
А лучше ставь, когда почил герой.
Не славь живого – ты убьешь живое.
Славь мертвого – он снова встанет в строй».

Для моряков есть хороший пример, чтобы славить тех, кто внес вклад в становление морской науки и образования; именами основателей «Макаровки» были названы учебные суда – серия «профессоров».

В. Маяковский пророчески написал «Товарищу Нетте – пароходу и человеку»:

«Я недаром вздрогнул.
                Не загробный вздор.
В порт,
                горящий,

                                как расплавленное лето,
разворачивался
                и входил
                                товарищ «Теодор
Нетте».
Это – он …».

Было бы закономерно, если бы «в порт, горящий, раскаленный как лето, разворачивались и входили» не «Мосты» и «Проспекты», а они: «Профессор Смирнов», «Профессор Перфильев», «Профессор Воронов»…

Давайте же не будем упускать возможности – пусть «станут в строй» достойные! В вузе было много таких, кто сделал имя «Макаровка» брендом, известный сегодня всему мировому морскому сообществу.

Российский морской флот понес значительные кадровые потери в годы перестройки. Но благодаря первым выпускникам нам еще есть кем гордиться. Пусть же они, достойные выпускники «Макаровки», продолжают дело воспитания нового поколения моряков в новом для них качестве.

С 2015 года, после объединения двух вузов и двух кафедр, кафедра стала называться кафедрой «Технические средства навигации», которой руководит доцент Владимир Сигида – специалист в области акустических приборов.

От редакции: этой статьей журнал «Морской флот» открывает новую подрубрику «Кафедры морских вузов» в рубрике «Морское образование». Предлагаем выступить здесь руководителям кафедр с рассказом не только об истории становления, но и о сегодняшнем дне вверенных им вузовских подразделений. Что интересного, а может быть, даже уникального происходит на кафедре, как продвигается реформа образования?

Морской флот №4 (2016)