«Техника-молодежи» 2003 г №4, с.30-35
Сергей АЛЕКСАНДРОВ
| С |
егодня российская реактивная система залпового огня «Град», состоящая из боевой машины БМ-21 и неуправляемых ракет калибра 122 мм, известна всем, кто читает газеты или смотрит телевизор. Немало публикаций (в том числе в «ТМ», см., например, №12 за 1992 г.) посвящено истории создания комплекса. Казалось бы, всё уже сказано об оружии, активно применявшемся едва ли не во всех войнах конца XX — начала XXI вв. Но многие ли знают, что машина, ставшая эталоном в своем классе вооружений, родилась вовсе не в тульском КБ «Сплав», которое — причем вполне закон но — гордится ею?..
С НЕБА НА ЗЕМЛЮ В начале 1950-х гг., не слишком надеясь на управляемую зенитную ракетную систему «Беркут», которая создавалась в глубокой тайне и без участия Советской армии, военные заказали прославленному артиллерийскому КБ Грабина комплекс неуправляемого ракетного оружия противосамолетной обороны. Вокруг Москвы, по окружности радиусом 30 км, предполагалось установить около 50 стационарных установок, по 160 ракет в каждой. Неуправляемые снаряды должны были достигать высоты 10 км и за счет естественного рассеивания защищать 3 — 5 км периметра. В зависимости от направления полета самолетов неприятеля, должны работать установки в определенном секторе.
Были разработаны и изготовлены опытные образцы пусковых установок и ракет. Но самолеты тем временем стали летать на высотах до 20 км (а «Беркут» под обозначением С-25 приняли на вооружение), и поэтому эта система оказалась бесполезной...
В 1957 г. главный конструктор СКБ-203 (ныне ОАО НПП «Старт») Александр Иванович Яскин был приглашен в Главное ракетно-артиллерийское управление (ГРАУ), где ему поручили создать боевую машину под разработанные ракеты, для замены БМ-14-17 (с турбореактивными снарядами калибра 140 мм и дальностью стрельбы 10 км), стоявших на вооружении Советской армии. На установке требовалось разместить не менее 30 ракет. Техническое задание (ТЗ) предполагало использовать грузовую машину высокой проходимости «Урал-375», серийный выпуск которой только что начал Миасский автомобильный завод.
В конце 1957 г. СКБ-203 начало проектирование установки под ракету и направляющие, полученные от КБ Грабина. Работа была поручена отделу, возглавляемому Радомиром Петровичем Артамоновым. Ведущие конструкторы отдела A.M. Миткевич и В.И. Кошкаров за полгода создали проект боевой машины.
Получилась она громоздкой, но самое главное — не удалось выполнить требование ТЗ по количеству направляющих (30 штук). Из-за ограничений, задаваемых ГОСТами на железнодорожный габарит, на установке помещались только 12-16 направляющих, что, естественно, не удовлетворило Заказчика. Работа зашла в тупик.
Руководитель СКБ-203 Яскин имел все основания отказаться от предложенной работы, но не таков был его характер. До назначения главным конструктором он был крупным партийным работником и привык доводить порученные ему дела до логического конца. Конструктор понял, что необходимо доработать ракету, в частности — сделать хвостовые стабилизаторы складными, дабы уменьшить габариты снаряда и увеличить число направляющих.
Конструирование ракет не было профильным для СКБ-203, но Яскин решил попробовать. Он поручил эту работу молодому конструктору Валентину Владимировичу Ватолину, хорошо зарекомендовавшему себя при разработке БМ-14-17. Ватолин предложил сделать стабилизаторы не просто складными, но и изогнутыми по цилиндрической поверхности, вписав их в калибр 122 мм. В этом случае направляющие можно было сделать трубчатыми, как в БМ-14-17.
Складные стабилизаторы до заряжания в трубу удерживались специальным кольцом, которое снималось при заряжании после упора в направляющую трубу. В транспортном положении стабилизаторы удерживались трубой, а после выхода из направляющей они, с помощью пружины кручения и сжатия специальной конструкции, раскрывались и смещались назад, фиксируясь в пазу на корпусе ракеты.
Эскизная проработка боевой машины показала, что в этом случае свободно можно было разместить как раз 30 направляющих. Дело оставалось за малым: найти исполнителя для модернизации ракеты. В советское время это было непросто: мало кто отваживался взяться за работу по собственной инициативе.
Зенитный ракетный комплекс «Куб»: ракеты в боевом положении. |
Для начала Яскин решил найти исполнителя по соседству. Однако переговоры с директором и главным конструктором артиллерийского завода №66 в Челябинске окончились безрезультатно — те сочли такую работу для их завода не профильной, а осваивать новую, хотя и перспективную, область не захотели. Отказался от сотрудничества и главный конструктор Свердловского завода имени М.И. Калинина Л.В. Люльев — он только что занялся зенитной управляемой ракетой 3М8 для комплекса армейской ПВО «Круг», и неуправляемый ракетный снаряд его уже не интересовал.
Не найдя исполнителей на Урале, Яскин начал поиски в Москве. Однажды в ГРАУ его познакомили с заместителем директора НИИ-147 Александром Никитовичем Ганичевым, которому он и предложил заняться ракетой, хотя для него это тоже не было профильным. Исключительный природный ум и целеустремленность Ганичева позволили ему быстро оценить перспективность предложенной работы, и он согласился произвести модернизацию ракеты.
Ганичев занимался созданием артиллерийских гильз и совершенствованием технологии их массового производства. Он быстро оценил возможность изготовить корпуса предлагаемой ракеты по гильзовой технологии глубокой вытяжки, тем более что в это время в стране было отрицательное отношение к ствольной артиллерии, и в НИИ-147 сократились профильные заказы.
Решающая встреча двух выдающихся руководителей производства, Яскина и Ганичева, состоялась в конце 1958 г. и предопределила дальнейшее создание РСЗО «Град».
Когда основные организационно-технические вопросы создания системы были решены, Яскин предложил Ганичеву возглавить разработку темы, так как самому Александру Ивановичу в это время поручили заняться наземным оборудованием для космических ракет, разрабатываемых С.П. Королевым.
А.Н. Ганичев с благодарностью принял это предложение, оформленное соответствующим Постановлением Правительства, и все дальнейшие работы по комплексу «Град» и его модернизации велись под руководством этого талантливого ученого, конструктора и организатора. За СКБ-203 А.И. Яскин оставил разработку боевой машины БМ-21 (или 2Б5, как ее тогда именовали в КБ).
Ганичев быстро развернул работы по предложенной ракете, поручив основные конструктору Геннадию Алексеевичу Денежкину. И уже через месяц-другой НИИ-147 выслал в СКБ-203 габаритно-массовый чертеж новой ракеты со складными стабилизаторами, использовав эскизную проработку, выполненную в СКБ-203.
Компоновку боевой машины Яскин и Артамонов поручили ведущему конструктору Ватолину, который к этому времени под руководством главного инженера СКБ-203 Михаила Ивановича Павлова прошел хорошую школу создания БМ-14-17 и зенитной пусковой установки 9П12 для ракеты 3М9. Поскольку в основу БМ-21 были положены многие технические решения, апробированные при разработке БМ-14-17 и 9П12, необходимо рассказать о них подробнее.
ПРЕДШЕСТВЕННИКИ. В 1954 г. СКБ-203 по заданию ГРАУ начало работы по пусковой установке БМ-14-17 или, как именовали ее в СКБ-203, МС-3. Задача состояла в том, чтобы артиллерийскую часть боевой машины БМ-14, разработанной в КБ Бармина, переставить с шасси автомобиля ЗИЛ-157 на более легкое ГАЗ-63, сохранив при этом количество направляющих (16 штук)
 Редкий снимок: пусковая установка 9П12 на марше, ракеты едут хвостом вперед. |
М.И. Павлов, главный идеолог и (практически) главный конструктор проекта, быстро понял, что прямая перестановка на новое шасси невозможна без нарушения принципиальных параметров, и принял решение о коренной переделке установки, с сохранением, однако, всех требований ТЗ.
Во-первых, Михаил Иванович предложил резко понизить высоту линии огня (расстояние от земли до осей снарядов в походном положении), что уменьшило габариты установки и облегчило ее. Правда, для этого задние крылья автомобиля пришлось сделать поворотными, то есть в походном положении они были подняты в обычное положение, а во время стрельбы опускались и ложились на колеса. Их оптимальную конструкцию создал конструктор Н.Ф. Кривунь.
Вторым принципиальным новшеством стала конструкция направляющих труб. В БМ-14 они были толстостенными, точеными. Павлов предложил сделать трубы вальцованными, сваренными из обычного стального листа толщиной 1,5 — 2 мм. Для обеспечения направления снаряда Павлов предложил технологию термофиксации трубы в специальном приспособлении, обеспечив четыре полосы шириной 20 мм, с необходимым зазором (+0,3 мм) для точного направления снаряда. В направляющей трубе были разработаны простые и надежные стопорное и контактное устройства. Конкретный облик этому замыслу придал В.В. Ватолин.
Кроме этих принципиальных решений, в установке были разработаны: штыревая опора горизонтального наведения на стандартных радиально-упорных и радиальных шарикоподшипниках; комбинированный подъемно-уравновешивающий механизм, в котором на винте механизма подъема были размещены уравновешивающие пружины.
Специальные опоры труб в люльке и их шахматное расположение позволило разместить 17 направляющих труб вместо 16 по ТЗ. Валентин Владимирович предложил расположить пакет труб в транспортном положении поперек машины, что позволило уменьшить нагрузку на переднюю ось шасси, решив проблему оптимального распределения нагрузок по осям автомобиля. Он же разработал оригинальный компактный механизм обхода кабины, совмещенный с устройством закрепления установки по-походному.
В создании БМ-14-17 принимали участие в основном молодые специалисты: В.В. Ватолин, В.И. Баранов, Н.Ф. Кривунь, Ф.Ш. Бухарин и В.И. Кошкаров, работавшие под руководством своих опытных коллег: М.И. Павлова, Р.П. Артамонова, Л.Л. Цибули.
Опытные образцы испытывались в Нижнем Тагиле на полигоне «Старатель». Когда установка приезжала на очередные стрельбы, испытатели полигона шутили: «Опять приехали конструктора с самоварными трубами». Тем не менее боевая машина прошла все виды испытаний и была принята на вооружение.
Проектирование БМ-14-17 было первой крупной работой СКБ-203. Следующей стало проектирование пусковой установки 9П12 и средств наземного оборудования для ракеты 3М9 зенитного комплекса «Куб».
ПЕРВЫЙ В СВОЕМ КЛАССЕ
1. Реактивная система залпового огня БМ-21 «Град». 2. Крепление направляющих труб в пакете. 3. Направляющая труба БМ-21. 4. Основание пусковой установки «Града». 5. Качающаяся часть основания. 6. Конструкция погона, использованного в 9П12 и БМ-21. 7. Кинематическая схема подъемного механизма. Цифрами обозначены: 1 электромотор; 2 — предохранительная муфта; 3 — муфта подъемного механизма; 4 — электромагнит; 5 — коренная шестерня; 6 — планетарный редуктор; 7 — аварийный ручной привод. Рисунки Михаила ШМИТОВА |
Начало работы было положено в конце 1957 г., когда главный конструктор завода 134 (ныне ГосМКБ «Вымпел») И.И. Торопов пригласил к себе Яскина и предложил ему спроектировать комплекс наземного оборудования, включающий пусковую установку (ПУ), транспортно-заряжающую машину (ТЗМ), транспортную машину (ТМ), тележки и др. для эксплуатации новой зенитной управляемой ракеты. Торопов, талантливый и инициативный конструктор, стремился создавать принципиально новые изделия; так, впервые в мировой практике, 3М9 задумали с комбинированным ракетно-прямоточным двигателем на твердом топливе. Совместно с известным радио-специалистом В.В. Тихомировым было решено для наведения ракеты на цель использовать принцип полуактивного самонаведения, которое в то время не применялось ни в одном зенитном комплексе.
Учитывая сложность решения поставленной задачи, Торопов и смежников подбирал под стать себе, потому и обратился к Яскину.
Тот с удовольствием принял предложение и развернул в СКБ-203 работы по новому комплексу. Пусковую установку, транспортно-заряжающую и транспортную машины Яскин поручил отделу Артамонова, а все остальное оборудование — отделу И.Д.Тыцкого. Проектирование ПУ, ТЗМ и ТМ было поручено Ватолину, который в начале февраля 1958 г. выехал в Москву на завод №134 и там, совместно с работниками этого предприятия, включая И.И. Торопова, его заместителя И.А. Рубина, ведущего конструктора Б.С. Абрамовича, ведущего конструктора Е.П. Суворова и И.А. Вавилова, была выполнена эскизная компоновка ПУ.
Тогда в разговоре с Абрамовичем Ватолин выразил сомнение в долговечности создаваемого комплекса, на что Борис Семенович сказал: «На этой системе придется работать и твоему сыну» (а сын у Валентина Владимировича родился как раз в это время). Действительно, прошло более 40 лет, а комплекс «Куб» до сих пор находится на вооружении нашей Армии и продан практически во все страны Азии, Европы и Африки. Даже сейчас он соперничает с куда более современными системами: во время американской агрессии против Югославии комплексом «Куб» был сбит широко разрекламированный американский самолет-«невидимка» F-117.
Пусковая установка 9П12 по заданию должна была вмещать три зенитные ракеты 3М9. Шасси для нее задали — гусеничный самоход Мытищинского завода на основе того, на котором устанавливался артиллерийский зенитный комплекс «Шилка».
В первую очередь, необходимо было определиться с устройством поворотного основания. В БМ-14-17 применялся штыревой вариант; горячим сторонником этого решения был Павлов. Проведя необходимые проработки и учитывая реальное место на самоходе, Ватолин принял за основу погонный вариант. Погон — это крупногабаритный радиально-упорный шарикоподшипник, воспринимающий нагрузки в трех направлениях, он широко применяется в танковых башнях. Подходящего по размерам серийного погона не нашлось, пришлось проектировать свой.
По рекомендации ВНИИПП (подшипниковой промышленности) в качестве опор качения была применена шведская роликовая цепь — на первый взгляд, простая и надежная. Однако эта простота оказалась кажущейся: при вращении установки по горизонту ролики смещались и заклинивали погон. Попытки решить проблему, в том числе с работниками ВНИИПП, не увенчались успехом.
Главный конструктор самохода Н.А. Астров предложил заменить роликовую цепь на обычные шарики, тем более что размер внутренних дорожек был стандартный (дюйм) и использовать бессепараторный вариант: рабочие шарики разделялись шариками, имеющими диаметр на 0,1 — 0,2 мм меньше.
Проблему составляло также то, что дорожки качения погона были не закаленные, но эту трудность Астров преодолел просто, предложив ввести технологическую прокатку, после которой шарики создавали себе радиусную дорожку, а возникающий после прокатки зазор устранялся путем изменений количества прокладок в наружном разъемном кольце погона. В таком виде погон прошел все виды испытаний и был принят для эксплуатации. В дальнейшем его использовали в качестве основы в боевой машине БМ-21.
На основе этого погона спроектировали металлоконструкцию основания, на которой крепилась качающаяся часть (КЧ) установки, состоящая из задней поперечной балки с осями для вертикального наведения, трех направляющих балок для ракет и передней поперечной балки.
Следующей сложной проблемой было создание подъемно-уравновешивающего механизма. Павлов являлся приверженцем винтовых механизмов, как в БМ-14-17. Такие механизмы, как правило, самотормозящие, поэтому КПД их очень низок. Для разработчиков следящего привода винтовая пара была неприемлема.
Поэтому в установке применили секторный зубчатый привод с электрической муфтой самоторможения и уравновешивающий механизм торсионного типа (впервые в практике), с передачей момента на КЧ шарнирными рычагами.
Уравновешивающий механизм размещался в основании поперек его продольной оси. Поскольку ширины основания было недостаточно для размещения круглого торсиона, то, по идее одного из конструкторов, применили пластинчатый торсион, состоящий из ряда полос пружинной стали.
При проектировании уравновешивающего механизма необходимо подобрать его размеры так, чтобы момент от него относительно оси качания был равен половине момента от веса КЧ и ракет. Точно совместить эти характеристики на всех участках подъема практически невозможно, речь может идти только о приближении. В то время не было достаточно мощных ЭВМ, поэтому задача решалась вручную путем перебора многих вариантов тригонометрических уравнений. Эту трудную работу выполнил талантливый инженер-конструктор Д.М. Бурых.
 | ||
| Начальник отдела СКБ-203 Радомир Петрович Артамонов. | Заместитель (в описываемую пору) директора НИИ-147 по науке Александр Никитович Ганичев. Конструктор реактивного снаряда РСЗО «Град» Геннадий Алексеевич Денежкин. | Конструктор пусковой установки БМ-21 Валентин Владимирович Ватолин (снимок сделан в 1990-х гг.) |
Механизм горизонтального наведения был обычного шестеренчатого типа, новинкой стало зубчатое колесо внутреннего зацепления на погоне. Новым было и применение в качающейся части алюминиевого сплава АМГ-6, рекомендованного академиком РАН Фридляндером.
Для безопасного отделения ракеты направляющие балки сделали ступенчатыми, для чего передний бугель ракеты выполнили выше задних. Такая конструкция обеспечивала свободный пролет хвостовой части ракеты, не задевая за направляющие. Это было сделано впервые. В других конструкторских бюро, например в КБ П.Д. Грушина, делали переднюю часть направляющей откидной. В этом решении большую роль сыграли Е.П. Суворов и И.А. Вавилов.
Решение возить ракеты хвостами вперед, что давало правильную развесовку на катки самохода, военные сначала встретили в штыки. Они говорили: «Как же мы в таком виде будем демонстрировать этот комплекс на Красной площади?» и согласились, только когда был предложен и парадный вариант транспортировки.
Интересным является механизм стопорения по-походному, который состоит из двух конических клиньев, запираемых КЧ после приведения ее в транспортное положение, а КЧ закрывается конусным бономом.
Транспортировка ракет на двух бугелях оказалась невозможной по условиям прочности, поэтому ввели специальную опору в районе второго отсека ракеты. При транспортировке ракеты опираются на задние бугеля и ложементы, а передний бугель приподнимается, и за него ракета удерживается от осевых нагрузок.
Несколько слов о ТЗМ. Применено трехточечное крепление транспортной рамы с ракетами к основанию шасси, то есть налицо применение статически определимой системы, которая не дает дополнительных нагрузок при транспортировке ракет.
В штатном исполнении гидравлический кран, изготовляемый Львовским заводом, размещается за кабиной автомобиля. Для ТЗМ такое размещение оказалось неудобным, и поэтому кран разместили в хвостовой части, что позволило оператору удобно работать при перегрузке ракет.
«ГРАД»: КОНСТРУКЦИЯ. Вернемся к «Граду». Любая пусковая установка, в том числе БМ-21, включает три основные части: основание, пакет (в данном случае) направляющих с люлькой и механизмы вертикального и горизонтального наведения.
В проекте основания установки использовались все решения, отработанные при создании ПУ 9П12, — погон, форма и конструкция коробки, сваренной из стальных листов. Внутри основания были размещены механизмы наведения.
Главная часть установки — направляющие трубы. Как в БМ-14-17, они сделаны из тонкого стального листа, но по совершенно другой технологии. Свальцованная и сваренная труба с винтовой направляющей (для придания ракете вращательного движения) одевается на медную оправку, затем эта конструкция нагревается в печи. За счет разницы линейного расширения меди и стали, труба расширяется, неровности устраняются, остается ровная поверхность нужного диаметра. Также интересен предложенный Павловым способ крепления труб в пакете и к люльке: трубы укладывались друг на друга, а затем в горизонтальном и вертикальном направлении стягивались лентами. Для этого на трубах наваривались квадратные пояса, точно обработанные на станке.
Принципиальным в БМ-21 явилось решение Ватолина применить для наведения установки на цель электропривод. Ручное наведение не могло обеспечить нормальные скорости вертикального и горизонтального наведения ввиду большой массы качающейся и вращающейся частей при мощности, развиваемой человеком (0,15 л.с).
Идею и принцип построения электропривода позаимствовали у создателей электрофицированной бомбардировочной лебедки БЛ-52, которая в то время разрабатывалась КБ «Вымпел». Даже некоторые узлы, например пульт управления, взяли один к одному. Для электропитания привода использовали электрогенератор от самохода 2П25 ММЗ, присоединенный к коробке отбора мощности автомобиля.
Мемориальная доска на здании ОАО НПП «Старт». |
Электрическая схема электровода была разработана талантливым электромехаником СКБ-203 Виктором Федоровичем Титовым. Ранее он разработал вращающееся контактное устройство (ВКУ) для 9П12, в котором впервые вместо щеточной схемы для вращающейся части были использованы плоские круглые пластины из тонкостенной бериллиевой бронзы, с разрезами по периметру кольца, а в качестве неподвижных — обычные кольца из нержавеющей стали. Такая конструкция ВКУ позволила в 2 — 3 раза уменьшить его размеры.
Много труда затратили на создание механической части привода, редукторов и аварийного ручного наведения, которое, по условиям эксплуатации, должно быть вынесено вместе с прицелом далеко за пределы пакета направляющих. С этой работой успешно справились талантливые конструкторы В.И. Баронов и А.В. Найданов, опиравшиеся на свои разработки, сделанные для 9П12.
Для обхода кабины при стрельбе в продольном направлении в этой установке применен электрический способ, то есть электропривод отключался в определенной зоне. Наряду с этим, применили механический малогабаритный копир, аналогичный копиру, примененному в БМ-14-17.
«Закончив компоновку машины, — вспоминает В.В. Ватолин, — я увидел, что пакет направляющих «4х10» неэстетичен, и предложил добавить еще восемь труб. Получалось и красивее, и мощнее, но тяжелее на 600 — 700 кг.
Хотя разработчики автомобильного шасси соглашались на такое утяжеление, этому неожиданно воспротивился Яскин. Как раз в это время было несколько поломок основания БМ-14-17, у которой тоже были перегружены оси, и Александр Иванович сказал мне: «Мы и так перевыполнили ТЗ на 10 стволов, поэтому успокойся».
А в 1999-м Яскин сказал: «Если бы ты тогда обладал таким опытом и авторитетом, который ты имеешь сегодня, я очевидно бы не устоял и согласился с твоим предложением»».
...Лишь немного не дожил Александр Иванович Яскин до 50-летнего юбилея своего детища СКБ-203 (ныне ОАО НПП «Старт»). Память о талантливом конструкторе увековечена мемориальной доской на здании этого предприятия.
РАЗРАБОТКА «ГРАДА» стала хорошей школой для создателей ракетных комплексов. Так, Геннадий Алексеевич Денежкин стал главным конструктором «Сплава», Иван Иванович Воронин — главным конструктором «Старта», а Валентин Владимирович Ватолин — главным инженером проекта, начальником конструкторского отделения ФГУП «ГосМКБ «Вымпел».
Дальнейшее совершенствование РСЗО, создание новых ракетных снарядов, гораздо более мощных комплексов «Ураган» и «Смерч» — бесспорная заслуга КБ «Сплав». Но начиналось все не в нем...