 |
Харківському центру магнетизму технічних об'єктів виповнилося 40 років. Спочатку це був невеликий колектив фахівців НДІ ХЕМЗ, покликаний вирішити єдине завдання - знизити рівень зовнішнього магнітного поля корабельного електрообладнання. Сьогодні це науково-технічний центр Національної академії наук України (НАНУ), який проводить унікальні фундаментальні і прикладні наукові дослідження магнетизму технічних об'єктів різних класів. Результати роботи центру використовуються в кораблебудуванні, транспортному машинобудуванні, ракетно-космічної галузі, паливно-енергетичному комплексі, охороні навколишнього середовища. Про роботу центру розповів його директор, член-кореспондент НАНУ, доктор технічних наук, творець нового наукового напрямку в електротехніки "магнетизм технічних об'єктів" Володимир Розов.
- Основне завдання вашої наукової роботи - зниження зовнішнього магнітного поля (МП) технічних об'єктів. Для чого його потрібно знижувати?
- Більшість технічних об'єктів має магнітне поле, яке викликане феромагнітними намагніченими масами і струмами, що протікають в провідних елементах об'єктів. Дійсно, МП може заважати людській діяльності. Воно створює техногенний вплив на навколишнє середовище, а виникло, коли людина почала використовувати і змінювати природу. Тому техногенне МП протиприродно для навколишнього середовища і може негативно впливати на здоров'я людини. Крім того, якщо взяти, наприклад, космічний апарат, що рухається по земній орбіті, то саме його МП, взаємодіючи з магнітним полем Землі, заважає роботі систем стабілізації космічного апарата на орбіті. Магнітне поле також має негативний вплив на технологічний процес електрозварювання - видуває дугу зі звареного шва при намагнічених зварюваних стиках.
Проте в деяких випадках МП збільшують або взагалі управляють його рівнем, наприклад, в магнітних системах керування рухом космічних апаратів, магнітних системах перемішування рідкого металу та ін
- Центр починав свою діяльність, реалізуючи завдання створення маломагнітного корабельного обладнання, яке було поставлене до СРСР у 50-ті рр. Що це була за техніка?
- На початку 20-го століття з'явилися морські магнітні міни, що реагують на МП, за допомогою яких знищували кораблі. Вперше ці міни застосували німці в Першій світовій війні: з їх допомогою була ліквідована значна частина флоту супротивника.
Після цього в світі стали боротися з тим, щоб кораблі на магнітних мінах не підривали. Інтенсивно вирішувалася проблема зниження магнітного поля кораблів, їх захищеності з магнітного поля, щоб міни на них не реагували. Багато вчених, зокрема, академіки Капіца та Александров, вже під час Другої світової війни створили першу систему розмагнічування сталевого корпусу кораблів, яка ефективно працювала. Це дозволило вберегти величезну кількість кораблів Радянського Союзу від підриву на магнітних мінах.
Друга величезна проблема - зниження магнітного поля корабельного обладнання, яка гостро постала в середині 20-го століття у зв'язку з будівництвом нового класу кораблів з немагнітними корпусами - атомних підводних човнів і тральщиків, тобто кораблів, які шукають і знищують магнітні міни. Їх магнітне поле повинне бути мінімальним.
Це означає, що все електроустаткування корабля, яке саме є джерелом магнітного поля, повинно мати слабке магнітне поле. Наприклад, електродвигун потужністю 10 кіловат повинен випромінювати магнітне поле, еквівалентне полю електробритви. Дійсно, завдання. Ось і виникла гостра необхідність зниження магнітного поля електрообладнання кораблів.
- Чому перші роботи зі створення маломагнітного електрообладнання кораблів не давали результатів?
- Завданням зниження магнітного поля кораблів займалися, в основному, в Санкт-Петербурзі (тоді - Ленінграді), в ЦНДІ імені акад. А. Н. Крилова. Вони використовували виключно свої наукові розробки і свої сфери впливу на виробництво, помилково вважаючи, що цю проблему можна вирішити на технологічному рівні шляхом доопрацювання вже існуючого корабельного електрообладнання. Проте працівники цього НДІ не були фахівцями-електротехніками, не мали досвіду зниження магнітного поля, викликаного електричними струмами, не володіли відповідними технологіями виробництва. Не можна було просто взяти і почати виробляти маломагнітное електрообладнання. Виявилося, що це складне завдання, причому не тільки технічне, але й наукове. До тих пір поки не створили нашу організацію, не виник науковий колектив, а потім експериментальна наукова база, проблема зниження МП електрообладнання кораблів в СРСР залишалася невирішеною. Для її вирішення знадобилося цілих 20 років. Сьогодні ми вже можемо говорити про те, що на основі впровадження розробленої нами технології, захищеної 170 авторськими свідоцтвами, успішно масово виробляється електрообладнання (електродвигуни та трансформатори, перетворювачі електроенергії, силові щити, автоматичні вимикачі), магнітне поле якого в 10-100 разів менше серійного . Завдяки цьому радянські кораблі вийшли на світовий рівень захищеності і скритності з магнітного поля.
- Чому саме Харків був обраний майданчиком для досліджень магнітного поля?
- Коли вирішувалося питання постачальника маломагнітного електрообладнання, головною організацією в СРСР визначили Харківський електромеханічний завод (ХЕМЗ). Тоді на околиці Харкова, в зоні "магнітної тиші", побудували лабораторний корпус № 1 ХЕМЗ з магнітовимірювальним стендом для магнітних випробувань корабельного електрообладнання постійного і змінного струму потужністю до 500 кВт і масою до 3 тонн. Слід відзначити, що цей унікальний стенд створювали всьому СРСР, його оснастили приладами провідних світових фірм. На цій основі й було створена наша наукова організація.
- Тобто діяльність вашого центру почалася завдяки цьому стенду?
- Ні, все почалося, мабуть, із заводу ХЕМЗ, який виробляв електродвигуни, силові щити, комутаційну апаратуру, перетворювачі. Потім необхідно було проводити дослідження - з'явився стенд, а потім були підібрані кваліфіковані фахівці. За 20 років ми змогли розробити теорію магнетизму електрообладнання і вирішили проблему створення маломагнітного електрообладнання.
- Конкуренція була? Що в той час (70-і роки) робили за кордоном? Чи займалися там подібними дослідженнями?
- За кордоном цим, звичайно, займалися, але подробиць ми не знали. Засекречені були і дослідження в межах країни. Вже після того, як розвалився Радянський Союз, і ми почали займатися космічною сферою, з'ясувалося, що, наприклад, в КБ "Південне" (Дніпропетровськ) проводяться аналогічні роботи, але з магнетизму космічних апаратів. Різні організації в Радянському Союзі займалися різними технічними об'єктами.
Проте наше основне наукове досягнення полягає в тому, що ми створили загальну теорію магнетизму технічних об'єктів, яка застосовується до будь-якого технічного об'єкту - і до електроустаткування, і до корабля, і до космічного апарату, і до труб, і до будинків, - і дозволяє ефективно вирішувати різні актуальні прикладні задачі магнетизму. Це можуть бути завдання зниження поля, управління полем.
Приміром, днями один з моїх учнів захистив кандидатську дисертацію, присвячену магнітній екології - зниження рівня техногенних спотворень геомагнітного поля на робочих місцях диспетчерських пунктів електростанцій, викликаних намагніченими феромагнітними будівельними конструкціями. Ці спотворення, які в менших масштабах мають місце і в житлових будинках, створюють знижене (гіпогеомагнітное) поле, яке негативно впливає на нервову систему і поведінкові реакції, що може викликати стрес у операторів і спровокувати їх неадекватні дії, викликати аварію з катастрофічними наслідками. Зараз ми ведемо роботу зі зниження гіпогеомагнітного поля на електростанціях, а також у житлових будинках.
- Ви сказали, що проводите дослідження і в ракетно-космічній галузі. Які саме?
- Космічний апарат - дуже характерний об'єкт для наших досліджень: через своє магнітне поле останній взаємодіє з магнітним полем Землі. Ця взаємодія і обумовлена його магнетизмом.
У рамках вирішення проблем магнетизму космічних апаратів потрібно вміти управляти їх магнітним полем, щоб стабілізувати їх положення на орбіті за допомогою спеціальних магнітних систем управління. Потрібно мати адекватні математичні моделі, які дозволяють з достатньою точністю описати космічний апарат як джерело магнітного поля, а також здійснювати вимірювання його магнітних характеристик, які відповідно до світової практики виконуються на спеціальних магнітовимірювальних стендах. Такий єдиний в Україні унікальний стенд, який є об'єктом національного надбання, є і в нашому центрі. На ньому, крім фундаментальних досліджень магнетизму технічних об'єктів, проводяться планові магнітні вимірювання вітчизняних космічних апаратів.
- Які практичні завдання вирішує ваш центр після розпаду СРСР?
- У 1992 році президент Академії наук України академік Борис Патон поставив перед нами завдання вирішити проблему магнітного дуття дуги при проведенні ремонтних електрозварювальних робіт на магістральних трубопроводах. Магнітне дуття виникає через різну намагніченість зварюваних труб, що створює магнітне поле в зазорі, яке видуває дугу, виплескуючи метал, в результаті чого виходить неякісний зварювальний шов. Проблема була вирішена на основі застосування розробленого в центрі методу двухімпульсного статичного розмагнічування зварювальних стиків і створення спільно з підприємством "Харківнефтемаш" розмагнічує установки і технології розмагнічування трубопроводів, яка успішно впроваджена на магістральних трубопроводах України, Росії та Казахстану.
Перспективна розробка систем дистанційної магнітодіагностікі цілісності підземних трубопроводів. Основна відмінність цієї розробки від існуючих технологій у тому, що магнітодіагностіка цілісності трубопроводу проводиться без розкопування труби, за рахунок вимірювання магнітного поля на відстані 2-2,5 м від її поверхні.
- У яких сферах, окрім тих, де вже застосовуються розробки центру, ви ще могли б попрацювати?
- Відмінність фундаментальних досліджень від прикладних в тому, що фундаментальні створюють нові знання, а прикладні - нові пристрої. А нові знання можуть бути використані в абсолютно різних галузях. У нас немає ніяких сумнівів в тому, що ми займаємося науковою проблемою, яка має величезну кількість прикладних напрямків. Деякі з них актуальні сьогодні, а інші, наприклад, захист навколишнього середовища і людини від техногенного магнітного поля, будуть широко використані в майбутньому.