Тем не менее, по заданию начальника отдела я приступила к работе по определению величины поддерживающей силы при колебаниях, вызванных искусственно введённым в ротор гиромотора динамическим дисбалансом, при различных значениях зазора в шаровой опоре, а также различном взаимном расположении центра шаровой опоры относительно центра внутренней сферической поверхности корпуса гироскопа. Иными словами, рассматривалась возможность создания поплавкового гироскопа с гидродинамическим подвесом, и при этом анализировались возможные погрешности такого гироскопа. Важным выводом этой работы явилось то, что поскольку конец вектора кинетического момента гироскопа описывает при колебаниях замкнутую кривую в пространстве, то в таких случаях, согласно недавним исследованиям теоретиков в области гироскопии, уходы прибора могут достигать больших величин. Кроме того, было показано, что моменты сопротивления токоподводов при поступательном перемещении поплавка не обеспечат требуемой величины случайной составляющей скорости дрейфа. Начальник отдела стал соисполнителем этой работы. В соавторстве с ним я написала также статью “Исследование характеристик поплавкового гироскопа с гидродинамическим подвесом, создаваемым при колебаниях поплавка”, опубликованную в 1984 году в сборнике “Труды предприятий отрасли”.

Несмотря на полученные неутешительные результаты теоретического исследования, Вадим Александрович утвердил тему диссертации и был непреклонен в своём решении разрабатывать “гироскоп века”. Все денежные средства, выделенные отделу на проведение научно-исследовательской работы, он направил на изготовление и испытание макета нового прибора. Поскольку я не желала рисковать своей репутацией специалиста, то написала докладную записку начальнику отделения, в которой указала, что требуемая точность прибора обеспечена не будет и деньги, направленные на проведение научно-исследовательской работы, будут израсходованы напрасно.

Действительно, когда макет прибора был изготовлен и испытан, его дрейф не укладывался ни в какие допустимые границы. О диссертации не могло быть и речи. Меня до сих пор мучает совесть, что я воспользовалась предложением начальника отдела на незаконный отпуск, но диссертацию ему так и не написала, но он сам виноват, потому что он был максималистом по натуре. Ему нужно было бы создавать не “гироскоп века”, а защитить диссертацию по уже проверенным на практике теоретически обоснованным методам снижения величины граничного трения при осцилляции и искусственно введённом в ротор гиромотора дисбалансе. В моей дальнейшей работе также было много тем, которые можно было бы использовать в качестве диссертационной работы. Но не сложилось…

Глава 7 Обкатка

Посвящается всем дерзновенным, самозабвенно ищущим Истину.

Шёл тысяча девятьсот восемьдесят третий год. Я занималась расчётами на прочность при ударных нагрузках различных типов акселерометров – приборов, устанавливаемых на гиростабилизированной платформе и измеряющих ускорение летательных аппаратов. В том же году я приступила к теоретическому исследованию инструментальных погрешностей разработанного на нашем предприятии поплавкового астатического гироскопа. И в течение практически всего этого года краем уха я слышала о необычном поведении поплавкового гироскопа другой конструкции, переданного на наше предприятие в качестве трофея со сбитого иностранного самолёта в ходе войны во Вьетнаме.

Знакомиться с этим явлением приезжали многие маститые учёные из МАИ, МГУ и других организаций. Все они спускались в подвальное помещение на фундамент, где был установлен гироскоп, осциллограф и другое необходимое для проведения испытаний оборудование, а затем пытались найти объяснение увиденной ими “обкатки” кожуха по упору при их соприкосновении. На нашем предприятии этой задачей занимался кандидат физико-математических наук Сергей Кухтевич, выпускник МФТИ, самого лучшего, с моей точки зрения, вуза тогдашнего СССР. К концу года Сергей написал отчёт об исследовании поведения этого гироскопа, в котором описал конструкцию гироскопа и суть наблюдаемого явления.

...

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.