STATUS QUO

Директор Харьковского центра магнетизма В. Розов: Мы создали общую теорию магнетизма, которая применима к любому техническому объекту

Директор Харьковского центра магнетизма В. Розов: Мы создали общую теорию магнетизма, которая применима к любому техническому объекту

 

Харьковскому центру магнетизма технических объектов исполнилось 40 лет. Сначала это был небольшой коллектив специалистов НИИ ХЭМЗ, призванный решить единственную задачу - снизить уровень внешнего магнитного поля корабельного электрооборудования. Сегодня это научно-технический центр Национальной академии наук Украины (НАНУ), который проводит уникальные фундаментальные и прикладные научные исследования магнетизма технических объектов разных классов. Результаты работы центра используются в кораблестроении, транспортном машиностроении, ракетно-космической отрасли, топливно-энергетическом комплексе, охране окружающей среды. О работе центра рассказал его директор, член-корреспондент НАНУ, доктор технических наук, создатель нового научного направления в электротехнике "магнетизм технических объектов" Владимир Розов.

- Основная задача вашей научной работы - снижение внешнего магнитного поля (МП) технических объектов. Для чего его нужно снижать?

- Большинство технических объектов имеет магнитное поле, которое вызвано ферромагнитными намагниченными массами и токами, протекающими в проводящих элементах объектов. Действительно, МП может мешать человеческой деятельности. Оно создает техногенное воздействие на окружающую среду, а возникло, когда человек начал использовать и менять природу. Поэтому техногенное МП противоестественно для среды обитания и может оказывать негативное влияние на здоровье человека. Кроме того, если взять, к примеру, космический аппарат, двигающийся по земной орбите, то именно его МП, взаимодействуя с магнитным полем Земли, мешает работе систем стабилизации космического аппарата на орбите. Магнитное поле также оказывает негативное влияние на технологический процесс электросварки - выдувает дугу из сварного шва при намагниченных свариваемых стыках.

Однако в некоторых случаях МП увеличивают либо вообще управляют его уровнем, например, в магнитных системах управления движением космических аппаратов, магнитных системах перемешивания жидкого металла и др.

- Центр начинал свою деятельность, реализуя задачу создания маломагнитного корабельного оборудования, которая была поставлена в СССР в 50-е гг. Что это была за техника?

- В начале 20-го века появились морские магнитные мины, реагирующие на МП, с помощью которых уничтожали корабли. Впервые эти мины применили немцы в Первой мировой войне: с их помощью была ликвидирована значительная часть флота противника.

После этого в мире стали бороться с тем, чтобы корабли на магнитных минах не подрывались. Интенсивно решалась проблема снижения магнитного поля кораблей, их защищенности по магнитному полю, чтобы мины на них не реагировали. Многие ученые, в частности, академики Капица и Александров, уже во время Второй мировой войны создали первую систему размагничивания стального корпуса кораблей, которая эффективно работала. Это позволило уберечь огромное количество кораблей Советского Союза от подрыва на магнитных минах.

Вторая огромная проблема - снижение магнитного поля корабельного оборудования, которая остро встала в середине 20-го века в связи со строительством нового класса кораблей с немагнитными корпусами – атомных подводных лодок и тральщиков, то есть кораблей, которые ищут и уничтожают магнитные мины. Их магнитное поле должно быть минимальным.

Это значит, что все электрооборудование корабля, которое само является источником магнитного поля, должно иметь слабое магнитное поле. Например, электродвигатель мощностью 10 киловатт должен излучать магнитное поле, эквивалентное полю электробритвы. Действительно, задача. Вот и возникла острая необходимость снижения магнитного поля электрооборудования кораблей.

- Почему первые работы по созданию маломагнитного электрооборудования кораблей не давали результатов?

- Задачей снижения магнитного поля кораблей занимались, в основном, в Санкт-Петербурге (тогда - Ленинграде), в ЦНИИ имени акад. А.Н.Крылова. Они использовали исключительно свои научные разработки и свои сферы влияния на производство, ошибочно полагая, что эту проблему можно решить на технологическом уровне путем доработки уже существующего корабельного электрооборудования. Однако работники этого НИИ не были специалистами-электротехниками, не имели опыта снижения магнитного поля, вызванного электрическими токами, не владели соответствующими технологиями производства. Нельзя было просто взять и начать производить маломагнитное электрооборудование. Оказалось, что это сложная задача, причем не только техническая, но и научная. До тех пор пока не создали нашу организацию, не возник научный коллектив, а затем экспериментальная научная база, проблема снижения МП электрооборудования кораблей в СССР оставалась нерешенной. Для ее решения понадобилось целых 20 лет. Сегодня мы уже можем говорить о том, что на основе внедрения разработанной нами технологии, защищенной 170 авторскими свидетельствами, успешно массово производится электрооборудование (электродвигатели и трансформаторы, преобразователи электроэнергии, силовые щиты, автоматические выключатели), магнитное поле которого в 10-100 раз меньше серийного. Благодаря этому советские корабли вышли на мировой уровень защищенности и скрытности по магнитному полю.

- Почему именно Харьков был выбран площадкой для исследований магнитного поля?

- Когда решался вопрос поставщика маломагнитного электрооборудования, головной организацией в СССР определили Харьковский электромеханический завод (ХЭМЗ). Тогда на окраине Харькова, в зоне "магнитной тишины", построили лабораторный корпус № 1 ХЭМЗ с магнитоизмерительным стендом для магнитных испытаний корабельного электрооборудования постоянного и переменного тока мощностью до 500 кВт и массой до 3 тонн. Надо сказать, что этот уникальный стенд создавали всем СССР, его оснастили приборами ведущих мировых фирм. На этой основе и была создана наша научная организация.

- То есть деятельность вашего центра началась благодаря этому стенду?

- Нет, все началось, пожалуй, с завода ХЭМЗ, который производил электродвигатели, силовые щиты, коммутационную аппаратуру, преобразователи. Затем необходимо было проводить исследования - появился стенд, а потом были подобраны квалифицированные специалисты. За 20 лет мы смогли разработать теорию магнетизма электрооборудования и решили проблему создания маломагнитного электрооборудования.

- Конкуренция была? Что в то время (70-е годы) делали за границей? Занимались ли там подобными исследованиями?

- За границей этим, конечно, занимались, но подробностей мы не знали. Засекречены были и исследования в пределах страны. Уже после того как развалился Советский Союз, и мы стали заниматься космической сферой, выяснилось, что, например, в КБ "Южное" (Днепропетровск) проводятся аналогичные работы, но по магнетизму космических аппаратов. Разные организации в Советском Союзе занимались разными техническими объектами.

Однако наше основное научное достижение заключается в том, что мы создали общую теорию магнетизма технических объектов, которая применима к любому техническому объекту - и к электрооборудованию, и к кораблю, и к космическому аппарату, и к трубам, и к домам, - и позволяет эффективно решать различные актуальные прикладные задачи магнетизма. Это могут быть задачи снижения поля, управления полем.

К примеру, на днях один из моих учеников защитил кандидатскую диссертацию, посвященную магнитной экологии - снижению уровня техногенных искажений геомагнитного поля на рабочих местах диспетчерских пунктов электростанций, вызванных намагниченными ферромагнитными строительными конструкциями. Эти искажения, которые в меньших масштабах имеют место и в жилых домах, создают пониженное (гипогеомагнитное) поле, которое отрицательно влияет на нервную систему и поведенческие реакции, что может вызвать стресс у операторов и спровоцировать их неадекватные действия, вызвать аварию с катастрофическими последствиями. Сейчас мы ведем работу по снижению гипогеомагнитного поля на электростанциях, а также в жилых домах.

- Вы сказали, что проводите исследования и в ракетно-космической отрасли. Какие именно?

- Космический аппарат - очень характерный объект для наших исследований: через свое магнитное поле он взаимодействует с магнитным полем Земли. Это взаимодействие и обусловлено его магнетизмом.

В рамках решения проблем магнетизма космических аппаратов нужно уметь управлять их магнитным полем, чтобы стабилизировать их положение на орбите с помощью специальных магнитных систем управления. Нужно иметь адекватные математические модели, которые позволяют с достаточной точностью описать космический аппарат как источник магнитного поля, а также осуществлять измерения его магнитных характеристик, которые в соответствии с мировой практикой выполняются на специальных магнитоизмерительных стендах. Такой единственный в Украине уникальный стенд, который является объектом национального достояния, имеется и в нашем центре. На нем, кроме фундаментальных исследований магнетизма технических объектов, проводятся плановые магнитные измерения отечественных космических аппаратов.

- Какие практические задачи решает ваш центр после распада СССР?

- В 1992 году президент Академии наук Украины академик Борис Патон поставил перед нами задачу решить проблему магнитного дутья дуги при проведении ремонтных электросварочных работ на магистральных трубопроводах. Магнитное дутье возникает из-за разной намагниченности свариваемых труб, что создает магнитное поле в зазоре, которое выдувает дугу, выплескивая металл, в результате чего получается некачественный сварочный шов. Проблема была решена на основе применения разработанного в центре метода двухимпульсного статического размагничивания свариваемых стыков и создания совместно с предприятием "Харьковнефтемаш" размагничивающей установки и технологии размагничивания трубопроводов, которая успешно внедрена на магистральных трубопроводах Украины, России и Казахстана.

Перспективна разработка систем дистанционной магнитодиагностики целостности подземных трубопроводов. Основное отличие этой разработки от существующих технологий в том, что магнитодиагностика целостности трубопровода проводится без раскапывания трубы, за счет измерения магнитного поля на расстоянии 2-2,5 м от ее поверхности.

- В каких областях, кроме тех, где уже применяются разработки центра, вы еще могли бы поработать?

- Отличие фундаментальных исследований от прикладных в том, что фундаментальные создают новые знания, а прикладные - новые устройства. А новые знания могут быть использованы в абсолютно разных отраслях. У нас нет никаких сомнений в том, что мы занимаемся научной проблемой, которая имеет огромное количество прикладных направлений. Некоторые из них актуальны сегодня, а другие, например, защита окружающей среды и человека от техногенного магнитного поля, будут широко использованы в будущем.