Текст книги "Российские изобретатели XXI века"

Главная энергетическая установка большого десантного корабля состоит из двух агрегатов ДРРА3700, работающих на винты фиксированного шага. Основными составляющими частями ДРРА3700 являются двигатель 10Д49 мощностью 3700 кВт, реверс-редуктор РРПб000 (производства завода «Звезда») и электронная цифровая система управления всей установкой «Пурга-11» (производства МПО «Аврора»). В состав установки входит интерактивное техническое руководство, в функциях которого обучение и тренаж личного состава по устройству и эксплуатации, а также приборы для диагностики работы двигателя и редуктора. Любая неисправность проявляется звуковым и визуальным сигналами, указывающими ее предполагаемую причину и узел, в котором ее нужно искать. Запуск этой уникальной установки может быть осуществлен при включенном валопроводе винта, в затопленном водой машинном отделении, а также при полном обесточивании установки.

Созданию двигательных установок для кораблей и других высокотехнологичных устройств сопутствуют серьезные опытные и сложные производственные работы. Но особенно важны государственные испытания. Без преувеличения можно сказать, что вся жизнь и деятельность конструктора-изобретателя является чередой серьезных испытаний, которые ему устраивает наша стремительная жизнь. И несмотря ни на какие прежние достижения, конструктор всегда несет самую строгую ответственность за все свои и многие чужие действия и решения.

* * *

Дизельные установки для атомных электростанций – еще одно важнейшее направление работы отдела Валерия Александровича Рыжова. Ни одна АЭС не может быть запущена без дизель-генераторных установок. Это обязательное условие по правилам Международного агентства по атомной энергетике. ДЭА нужны для аварийного охлаждения ядерного реактора. Если реактор экстренно останавливается, может произойти полное обесточивание станции. Но чтобы не случилось ядерного взрыва, реактор необходимо охлаждать. В экстренной ситуации с этим справляется лишь дизельный двигатель. Его можно запустить без электроэнергии. Включается устройство очень быстро: за 15 секунд ДГУ может выйти на стопроцентную нагрузку. Энергия дизеля используется для работы электрических насосов, прокачивающих охлаждающую жидкость. Агрегат располагается в аварийном блоке АЭС, бетонные стены которого выдерживают падение самолета и ядерный взрыв. По международным правилам, до тех пор пока аварийный блок не будет сдан в эксплуатацию, АЭС не получит разрешения на работу. Создавать и строить ДГУ для атомных электростанций в мире разрешено всего нескольким фирмам. В их числе – ОАО «Коломенский завод».

Эту область применения дизельных двигателей команда Валерия Александровича освоила сравнительно недавно. В 2002 году Коломенский завод приступил к выполнению первого этапа заказа по поставке резервных дизель-генераторных установок ДГУб200 для строящейся в портовом городе Бушер (Иран) атомной электростанции. В составе ДГУ – два созданных конструкторами из управления Валерия Рыжова дизель-генератора 15–9ДГ мощностью 3100 кВт каждый. Установка предназначена для экстренного охлаждения атомного реактора АЭС в случае возникновения аварийной ситуации, а также для минимального автономного обеспечения электроэнергией всех внутренних систем безопасности атомной электростанции при работе в условиях чрезвычайной ситуации. В мае 2004 года на АЭС в Бушере при непосредственном участии специалистов Коломенского завода начался монтаж первой резервной установки ДГУб200 №1.

В этом же году на предприятии впервые в России был построен уникальный стенд для испытания судовых дизельных агрегатов мощностью 10 000 л. с. (на стенде также можно проводить испытания агрегатированных дизельных установок для самых различных проектов морского и речного судостроения).

В 2004 году на предприятии была изготовлена принципиально новая, полностью автоматизированная энергетическая установка второго класса безопасности для АЭС «Бушер-1» в Иране, которая прошла все виды испытаний, предусмотренные международными правилами МАГАТЭ, на соответствие требованиям РД ЭО 0052–00 и американского стандарта IEEEStd387–1995, действующим в атомной энергетике. В рамках контракта была разработана документация и изготовлены четыре резервные дизель-генераторные установки мощностью по 6200 кВт и одна установка мощностью 3100 кВт. Агрегат состоит из двух спаренных дизель-генераторов. При разработке и изготовлении агрегатов учитывались климатические условия эксплуатации, в том числе сейсмоопасность территории.

ДГУ на базе серийных дизелей ЧН 26/26 и перспективного дизеля ЧН26,5/31 могут быть применены для энергоснабжения каналов безопасности АЭС в системах аварийного и надежного энергоснабжения. Они соответствуют требованиям МАГАТЭ. Экологические показатели двигателей соответствуют требованиям российских стандартов и директивам Европейского Союза. В 2012 году Коломенский завод осуществил по заказу ОАО «Атомэнергомаш» поставку дизель-генераторных установок в составе двух ДГУ4000, трех ДГУ3200 для системы аварийного электроснабжения энергоблока № 4 Белоярской АЭС. Мощность установок составляет 4000 кВт, 3200 кВт соответственно.

Первый российский объект, оборудованный ДГУ Коломенского завода, – Белоярская АЭС, единственная в России атомная электростанция с реакторами на быстрых нейтронах. ДГУ3200 – резервная энергетическая установка для атомной станции, созданная в рекордно короткие сроки.

Главным требованием, которое предъявляется к установкам такого класса, является обеспечение приема нагрузки в кратчайшее время. По сигналу систем управления верхнего уровня, то есть всей АЭС, установка запускается, выходит на заданную частоту вращения и принимает нагрузку, необходимую для аварийного охлаждения реактора. Одним из инновационных технических решений этого устройства является комплексная специальная система приемистости, которая может применяться в экстренных случаях для особо быстрого приема нагрузки.

В настоящее время Коломенский завод участвует в Федеральной целевой программе по дизелестроению для АЭС. Конструкторы создали и приступили к испытаниям единого агрегата мощностью 7500 кВт. Создание этой машины дает конструкторам возможность участвовать в конкурсах – и в международных, и в российских. Таким образом, в ближайшем будущем арсенал продукции Коломенского завода пополнится ДГУ мощностью 6300–7500 кВт. Валерий Рыжов уверен, что у ДГУ, изготовленных в Коломне, огромные перспективы, как на российском, так и на международном рынках.

Две страшные катастрофы, на Чернобыльской АЭС (1986) и на станции Фукусима-1 (2011, Япония), продемонстрировали всему миру, насколько шатка безопасность человечества в эпоху ядерной энергетики. Примечательно то, что беда на японской АЭС грянула именно из-за выхода из строя внешних средств электроснабжения и резервных дизельных генераторов: американские установки залило водой, они отказали, и аварийное охлаждение реактора оказалось невозможно. Этот сбой и привел к расплавлению активной зоны реакторов. Можно лишь приблизительно представить ощущение той колоссальной ответственности, которую несут специалисты, создающие оборудование для АЭС. Однако Валерий Рыжов вместе со своими коллегами уверен в стопроцентной надежности своих агрегатов. Качество этих машин, помимо результатов тщательной проверки, гарантируют ответственность их создателей и высочайший уровень фундаментальной конструкторской школы, которую они представляют.

* * *

Работа главного конструктора сопряжена не только с ответственностью, умением принять смелое, иногда рискованное решение, непрекращающимся ни на секунду креативным процессом, но и со способностью руководить большим коллективом высококвалифицированных специалистов. Кто же такой главный конструктор? Какими качествами он должен обладать? Никто лучше представителя этой специальности на данный вопрос не ответит:

«Главный конструктор – это творческий человек, – считает Валерий Рыжов, – он ведет за собой коллектив, как дирижер. Мне как-то говорили, что я очень жесткие требования предъявляю к руководителю, возглавляющему творческую команду. Мол, я считаю, что он должен быть и творческим человеком, и авторитетом, и неформальным лидером, и прочее, и прочее, и прочее. Действительно, где такого взять? Но я же говорю об идеальном руководителе. А в идеале главный конструктор – это человек, в котором должно сочетаться очень много ценных качеств. Он должен быть неформальным лидером, волевой личностью и командиром, способным выслушать людей, принять решение и настоять на его выполнении. Даже если это решение не совпадает с мнением некоторых ведущих специалистов. Однако решение должно быть выстрадано, вынесено на основе глубоко анализа, обсуждения и экспериментальных работ».

* * *

Не обходится работа главного конструктора и без курьезов. В его обязанности входит ознакомление с предложениями «внешних» изобретателей и конструкторов – любителей и профессионалов. В своем абсолютном большинстве главному конструктору пишут люди технически неграмотные. Допуская элементарные, «школьные» ошибки, они, тем не менее, считают, что изобрели что-то необыкновенное, революционное. Иногда эти письма начинаются и заканчиваются весьма оригинально. Например: «Изучил сайт вашего завода и понял, что таких параметров у ваших дизелей быть не может». Такое начало настораживает. Но дальше письмо вызывает еще большее недоумение: «Я опробовал свою идею у себя в гараже…» Этот нюанс не оставляет сомнений в том, что автор письма – дилетант. Решить современную конструкторскую задачу в гараже сегодня невозможно. Встречаются в письмах и такие решительные фразы: «Ученые всего мира заблуждаются! Почему вы до сих пор не поняли, как правильно рассчитывать крутящийся момент на валу двигателя? Вы же неправильно считаете, господа! Вы заучились! Мощность вашего двигателя, благодаря правильному расчету крутящегося момента, может быть увеличена в два раза!» Обычно к таким письмам прикладывается школьная тетрадь в клеточку, в которой излагаются расчеты.

Иногда народные изобретатели не только пишут, но и приезжают лично. Разговоры Валерия Рыжова с этими энтузиастами сильно напоминают диалоги Сократа с софистами, описанные в трудах великого Платона. Конструктор не говорит им: «Ваша идея – абсурд!» или «Вы заблуждаетесь! Возьмите школьный учебник математики и вспомните прописные истины!» Так поступить может каждый. Нет, он спокойно задает им вопросы, будто желает сам поживиться новыми знаниями.

«Приехал один человек, – рассказывает Валерий Александрович, – и говорит: вы же можете увеличить мощность вашего двигателя в два раза. Это же очевидно! Все великое просто! Все великое лежит на поверхности! Я его прошу: “Научите меня, пожалуйста!” Он объясняет: “Надо просто диаметр поршня сделать больше. И мощность увеличится”. Такое начало завораживает. Действительно, красиво и остроумно выглядит подобное решение, на любительский взгляд. Я ему отвечаю: “Хорошо! Площадь мы увеличили. А что мы сделаем с ходом поршня?” “А ход поршня надо уменьшить”. Я ему: “Почему?” “А мы объем цилиндра сохраним, диаметр сделаем большим, а ход маленьким”. “Значит, мы объем оставим постоянным?” Он говорит: “Да, постоянным”. Я: “Ну, тогда мощность у нас не увеличится”. Он говорит: “Как же так?! Ведь давление действует на площадь. Сгорает топливо. Сила действия на поршень увеличивается”. Я говорю: “Да. Сила действия на поршень увеличится, а мощность не увеличится. Вы же сохраняете объем, следовательно, количество воздуха, который останется в цилиндре, будет неизменным. А для того чтобы сжечь определенное количество топлива, нужно определенное количество воздуха. Но чтобы увеличить мощность, топлива нужно сжечь больше. А мы этого сделать не можем! Объем-то мы оставили прежним. Хоть стакан топлива туда влейте, оно все не сгорит, а выйдет на выхлопе. Повалит черный дым. А мощность та же самая будет”. Он мне не поверил. Пришлось приглашать четырех кандидатов наук для убедительности. Помню, кандидаты расселись. Приготовились к серьезной работе. Смотрю, один из них отвернулся: смеется, но не хочет виду показывать».

Приведенный пример демонстрирует заблуждения дилетантов. Но иногда Валерию Рыжову приходится также указывать на серьезные ошибки в работе коллег-профессионалов. Время от времени он выступает в качестве консультанта для решения вопроса об инвестировании нового технического продукта. В этом случае экспертная работа принимает более серьезный характер.

* * *

Диапазон научно-технических разработок Коломенского УГКМ очень широк. Помимо разработок дизельных двигателей самого разного назначения, специалисты этого творческого объединения ищут пути применения в этих двигателях разных видов топлива, включая так называемые «альтернативные» виды. Альтернативные виды топлива используются, когда к дизельным машинам предъявляются высокие экологические требования или в случаях невозможности использования традиционного дизельного топлива.

Под руководством Валерия Рыжова был проведен целый ряд работ по освоению производства двигателей на газовом топливе. В настоящий момент среди достижений УГКМ Коломенского завода несколько принципиальных технических решений, связанных с применением газового топлива. Созданы и создаются газодизельные двигатели, газогенераторные машины, газодизель-генераторные машины с подачей газа непосредственно в компрессор. Есть варианты газодизельных двигателей с подачей топлива непосредственно в цилиндры с помощью электронных систем. Также группой Валерия Рыжова разрабатываются газовые моторы, то есть двигатели, работающие на чистом газе, относящиеся к категории «Отто-мотор».

Водотопливные эмульсии – особая тема. На эту тему УГКМ Коломенского завода проведено немало исследований. Совместно с компанией «Экология транспорта» коломенцы сумели совершить серьезный шаг в технологии создания этого вида топлива: до сих пор считалось, что водотопливную эмульсию надо заранее миксовать, используя эмульгаторы, чтобы она была более устойчивой. Но на Коломенском заводе создали установку, которая все значительно облегчает. Водотопливная эмульсия теперь производится в специальном генераторе в автоматическом режиме. Электронная система управляет соотношением топлива и воды. Теперь не требуется никаких эмульгаторов, не надо ничего смешивать. Необходимо лишь наличие водяного бака, все остальное обеспечит автоматика.

Водотопливная эмульсия (ВТЭ) позволяет существенно снизить количество вредных выбросов. Пока ВТЭ не нашли широкого применения, но существует большая вероятность того, что в будущем они будут востребованы.

«Сжигать нефть – все равно что топить печку ассигнациями». Этот афоризм принадлежит Дмитрию Ивановичу Менделееву. Действительно, использовать непроработанные нефтепродукты – дорогое удовольствие. Однако в некоторые отдаленные районы России дизельное топливо можно доставить лишь на вертолетах. При этом нефтяные скважины там, как говорится, находятся на «расстоянии вытянутой руки». Единственный выход для энергообеспечения этих мест – двигатель, способный работать на сырой нефти. Не всякий дизель принимает этот вид топлива. Нефть – очень агрессивное вещество, в состав которого входит масса разрушительных элементов. Но в линейке разработок УГКМ Коломенского завода есть двигатели, способные работать и на сырой нефти. Во время работы такого двигателя на лопатки его турбины впрыскивается специальное моющее вещество. Таким образом, турбина промывается и бесперебойно работает. В результате она не закоксовывается и позволяет работать дизелю. Двигатель на сырой нефти – достаточно дорогой агрегат. Но его покупка и эксплуатация все равно обходится дешевле, чем транспортировка в эти места дизельного топлива.

Имеется среди разработок и другая машина, позволяющая принимать и газ, и сырую нефть. В Сибири эксплуатируются подобные агрегаты.

Кому-то это покажется невероятным, но некоторые дизельные двигатели могут работать и на тяжелом топливе – остаточном продукте нефтепеработки, например на мазутах. Работы над такими двигателями в УГКМ Коломенского завода были успешно проведены еще десять лет назад.

Все эти уникальные инновации являются вехами развития прославленной конструкторской школы. Этот опыт бесценен, независимо от того, в какую эпоху мы живем, какая политическая и экономическая обстановка сопутствует данному отрезку времени. Создание современного комбинированного двигателя, каким является дизель, – трудоемкий и наукоемкий процесс. Он требует применения комплексных экспериментальных исследований и безусловно является сложной научно-технической задачей. Параметры отечественных среднеоборотных дизелей сегодня не уступают зарубежным. Это стало возможным во многом благодаря организации на заводе ряда исследовательских, оснащенных суперсовременным оборудованием лабораторий. Высокий уровень разработок УГКМ подтверждается многочисленными авторскими свидетельствами и патентами. Работниками управления защищаются кандидатские и докторские диссертации. Коллектив конструкторов постоянно пополняется новыми молодыми учеными. Валерий Рыжов, как внимательный наставник и учитель, поддерживает молодых специалистов, помогая им ощутить значимость и увлекательность научно-технической работы. В соавторстве с Валерием Александровичем многие его коллеги получили свои первые патенты на изобретение.

Сегодня интеллектуальная собственность считается самым ценным государственным ресурсом. Она гораздо дороже, например, запасов углеводородов и древесины. Изобретения и конструкторские решения наших ученых не должны беспрепятственно внедряться за рубежом. Такие изобретатели, как Вернер фон Сименс и Джордж Вестингауз, «дневали и ночевали» в патентных бюро, оформляя авторство на свои устройства. Они были одновременно и гениями, и прирожденными предпринимателями. Но не все творчески одаренные люди обладают коммерческой хваткой. Кроме того, большую роль в становлении предпринимательских навыков играет окружающая среда: Советский Союз во времена плановой экономики и США во времена индустриального взлета – державы, сильно различающиеся. Маститые российские изобретатели и конструкторы остаются верны своему призванию, принося пользу своему народу, не очень заботясь о вознаграждении. Зато более предприимчивые люди за рубежом активно пользуются плодами их очень трудоемкой работы.

Многие патенты наших изобретателей могли бы стать международными. Но за них надо регулярно платить в ведущих «технических державах», таких как Германия, Франция, США. Довольно парадоксальная ситуация: если вы желаете получать за свои разработки авторские роялти, извольте сначала щедро заплатить. При этом многие патенты у нас публикуются в открытой печати. В результате очень часто российские изобретения потом выдаются за достижения западных фирм. Например, сейчас очень активно развиваются компании, производящие аккумуляторные топливные системы Common Rail. Они позиционируют эти системы как новые достижения. На международных выставках демонстрируются электрогидравлические форсунки со встроенным аккумулятором. Но принцип, на котором основано это устройство, был рассмотрен в кандидатской диссертации Валерия Рыжова еще в далеком 1982 году. За его воплощение было выдано авторское свидетельство. Однако в те времена эти системы еще не внедрялись. Они исследовались на лабораторном уровне.

«Я даже как-то посмеялся, – шутит Валерий Александрович, – и сказал их представителям: я вам авторское свидетельство свое принесу, оно в открытой печати публиковалось под названием “Встроенный аккумулятор в электрогидравлическую форсунку”».

Проблем, стоящих перед российскими конструкторами и изобретателями, немало. И все же, по свидетельству Валерия Рыжова, следящего за положением дел на мировой научно-технической арене, западные машиностроители «побаиваются» Россию. Несмотря на слабую защищенность интеллектуальной собственности российской технической элиты, команда конструкторов и изобретателей под руководством Валерия Рыжова выигрывает технические конкурсы у таких компаний, как General Electric.

Одна из богатейших зарубежных компаний не так давно планировала поставить двигатели для российских локомотивов. Но неожиданно выяснилось, что они не способны работать при температуре ниже минус двадцати градусов. А ведь минус двадцать градусов по Цельсию – вполне щадящее климатическое условие. Для того чтобы их машина функционировал в Якутии и в Тынде, им необходимо перепроектировать двигатель, провести его модернизацию. Но учитывая его оснащенность электроникой и цифровой техникой, осуществить это весьма дорого.

История, как известно, все расставляет по своим местам. И уже сейчас мы видим на примере команды конструкторов под руководством Валерия Александровича Рыжова, как российские наука и промышленность, несмотря на некоторые объективные и субъективные трудности, возвращаются на должный высочайший мировой уровень.

Особое мнение. Валерий Рыжов: «Мы можем!»

В последние годы модно стало почему-то говорить, что вроде бы в России мало кто чего может. Ну зачем, мол, изобретать? Это большой риск. Давайте купим готовое на Западе, где рынок насыщен. Зачем вкладывать миллионы в собственное производство, когда технику можно спокойно купить? С точки зрения стратегии государства это абсолютно ошибочная позиция. Да, можно покупать, когда это крайне необходимо и без этого не обойдешься. Но надо убедить тех людей, от которых зависит распределение инвестиций или принятие принципиального решения, в том, что мы можем, что проект будет эффективен, что степень риска в любой научно-технической разработке всегда есть, не важно, где она осуществляется: за рубежом или у нас в стране, но наша задача – свести этот риск к минимуму.

* * *

Валерий Александрович Рыжов (1945 г. р.) – главный конструктор по машиностроению ОАО «Коломенский завод», автор 130 научных работ, 40 патентов, кандидат технических наук, профессор кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» Коломенского института Московского государственного открытого университета, председатель Государственной аттестационной комиссии по специальности «Тепловые двигатели», действительный член Санкт-Петербургской Академии наук. Обладает почетными званиями: Заслуженный конструктор Российской Федерации, Лучший конструктор Министерства тяжелого энергетического и транспортного машиностроения СССР, Лауреат премии Правительства Российской Федерации, Лауреат премии АССАД за разработку дизель-газотурбинного агрегата (ДГТА) повышенной эффективности. Награжден: почетным знаком ЦК ВЦСПС и Совета министров СССР, почетной грамотой Министерства промышленности, науки и технологий Российской Федерации за большой личный вклад в развитие отечественного дизелестроения, почетной грамотой администрации города за вклад в развитие промышленного комплекса Коломны, серебряной медалью ВДНХ СССР за создание двигателя специального большегрузного самосвала грузоподъемностью 180 тонн, именными часами МПС РФ за создание современного подвижного состава для железных дорог России, Почетным знаком губернатора Московской области «За труды и усердие», Благодарственным письмом Государственной думы.

Валерий Александрович Рыжов работает на Коломенском заводе с 1963 года; в УГКМ – с 1974 года; главным конструктором по машиностроению с апреля 2001 года. Под его руководством и при его непосредственном участии создаются такие образцы новой техники, как дизель-генераторы 18–9ДГ мощностью 3600 л. с., предназначенные для глубокой модернизации тепловозов 2ТЭ116; двигатели мощностью 3100 кВт для новых локомотивов – пассажирских тепловозов – коломенского ТЭП70БС и луганского ТЭП150 и для коломенского грузового тепловоза 2ТЭ70, отличающегося сверхэкономным расходом топлива – 195 г/кВт; дизель-генератор 24–26ДГ мощностью 2800 л. с. для экспортного тепловоза, предназначенного для эксплуатации в странах с жарким и тропическим климатом.

В первом полугодии 2005 года новый дизель-генератор 21–26ДГ № 1 (12ЧН26/26) с электронным регулятором частоты вращения и улучшенными характеристиками по расходу топлива и масла отправлен на Брянский машиностроительный завод для установки на новый грузовой тепловоз 2ТЭ25К «Пересвет». 4 августа 2005 года президент РФ В. В. Путин, знакомясь с новейшими образцами железнодорожной техники на испытательном ВНИИЖТ в Щербинке, осмотрел новые коломенские тепловозы 2ТЭ70 и ТЭП70Б, а также брянский тепловоз «Пересвет» с самым совершенным на тот момент дизель-генератором для тепловозов 21–26ДГ.

Валерий Рыжов руководит созданием уникальных дизелей и дизель-генераторов для Военно-морского флота России, в частности для главной энергетической установки нового российского корабля класса «корвет» – ДДА12000, дизель-генераторной установки 28ДГ для подводной лодки четвертого поколения «Санкт-Петербург». Среди достижений УГКМ «Коломенский завод» – двигатели 30ДГ и 30ДГМ для современных подводных лодок, многоцелевой, комбинированный двигатель Д500.

Валерий Александрович Рыжов – один из первых создателей топливной аппаратуры типоразмерных рядов двигателей ЧН 26/26 и ЧН 30/38, обеспечивающих работу двигателей на тяжелом, дизельном, газообразном топливе и биотопливе.

Под непосредственным руководством Валерия Рыжова создан уникальный дизель-электрический агрегат ДГУб200 (мощностью 8432 л. с.) с высшей степенью автоматизации для аварийного обеспечения электроэнергией атомных станций. Четыре установки, отвечающие требованиям МАГАТЭ, поставлены на атомную станцию Бушер в Иране.

Валерий Александрович – автор ряда изобретений, обеспечивающих разработку первых в мире электронных систем подачи жидкого и газообразного топлива для развернутых комбинированных поршневых двигателей локомотивов.

Валерий Рыжов – инициатор и активный участник внедрения (впервые в истории завода) локальной вычислительной сети конструкторского отдела, позволившей использовать современные средства САПР при разработке, исследовании и доводке поршневых двигателей различного общепромышленного и оборонного назначений; один из авторов технических решений в области рабочих процессов двигателя, добившийся высочайшего мирового уровня выпускаемой продукции.

Перечень объектов интеллектуальной собственности, автором или соавтором которых является В. А. Рыжов