Создание и развитие радиопередающих средств СДВ- И СНЧ-диапазонов в ОАО «РИМР»

А.Г. Сонников, главный конструктор СДВ- и СНЧ-радиопередающих средств, лауреат Государственной премии
В.Н. Григорьев, главный конструктор СДВ- и СНЧ-средств по конструированию
Д.Н. Владимиров, главный конструктор СНЧ-радиопередающих средств, начальник отдела ОАО «РИМР»

Одним из ключевых и уникальных направлений научно-производственной деятельности ОАО «РИМР» уже около 60 лет является создание мощных радиостанций для связи с подводными лодками (ПЛ), находящимися в акватории Мирового океана. Необходимость построения таких устройств возникла во Вторую мировую войну, но особенно актуальной стала в конце 1940-х — начале 1950-х годов в связи с появлением ядерного оружия. Реализация морского базирования стратегического ядерного оружия (прежде всего на атомных подводных лодках) потребовала решения множества задач, в частности создания мощных радиопередающих устройств (РИДУ) сверхдлинноволнового (СДВ) диапазона частот, способных обеспечить надёжные односторонние (берег—море) каналы радиосвязи с погруженными подводными лодками для оперативного управления подводными объектами.

Требовалось создание сверхмощных (1000 кВт и более) РПДУ в СДВ-диапазоне, который к тому времени в СССР практически не был исследован. Грандиозность планов поражает воображение даже с позиций нынешнего уровня знаний и технических возможностей. В кратчайшие сроки предстояло разработать и проверить принципы построения сверхмощных РПДУ, исследовать распространение радиоволн СДВ-диапазона, разработать мощные усилительные приборы для построения высокочастотных трактов радиопередатчика, создать новые конструкционные материалы и решить множество других задач, впервые поставленных перед мощным радиостроением.

Первым опытом строительства в Советском Союзе мощных СДВ-радиостанций стала установка в окрестностях города Горького трофейной немецкой СДВ-радиостанции мощностью 1000 кВт, принятой в эксплуатацию в конце 1952 г. На основе полученного опыта ОАО «РИМР» (в то время – НПО им. Коминтерна) было поручено создать первую отечественную СДВ-радиостанцию. Уже в конце 1950-х в кооперации с рядом проектных институтов был разработан и изготовлен радиопередатчик СДВ-диапазона «Геркулес» мощностью 1000 кВт (гл. конструктор К.В. Рыжков), установленный в 1962 г. в районе Хабаровска. В последующие 12 лет на базе передатчика «Геркулес» были реализованы проекты еще трёх СДВ-радиостанций, установленные в районах городов Вилейка (1964 г.), Архангельска (1970 г.) и Фрунзе (1974 г.). К середине 1970-х в распоряжении ВМФ имелась сеть мощных СДВ-радиостанций, обеспечивающих управление ПЛ практически во всех акваториях Мирового океана.

С середины 1970-х начался новый этап в развитии радиопередающих устройств СДВ-диапазона – в рамках госпрограммы были поставлены задачи по созданию мощных СДВ-радиопередатчиков с более совершенными техническими характеристиками. В 1970-е – 1980-е годы предприятием создан ряд уникальных устройств: сверхмощный (4000 кВт) радиопередатчик «Океан» (гл. конструктор А.А. Воробьев), способный обеспечить радиосвязь в СДВ-диапазоне практически во всей акватории Мирового океана; «Титан» (2000 кВт; гл. конструктор С.С. Южаков); «Пролом-1» (2000 кВт; гл. конструктор Ю.Д. Налётов); «Ротор» (500 кВт; гл. конструктор Б.К. Мошкин). «Титан», «Пролом-1» и «Ротор» относились уже ко 2-му поколению передатчиков СДВ-диапазона – в их основу был положен ключевой принцип формирования высокочастотных колебаний, что позволило увеличить промышленный КПД изделий с 50 до 80%.

В те же годы помимо стационарных радиопередающих средств был разработан подвижный (на базе автомобиля «Урал-375Д») СДВ-радиопередатчик «Угорь-А» (30 кВт; гл. конструктор А.П. Какаулин), работающий на вертикальную тросовую аэростатную антенну. На базе этого изделия был спроектирован подвижный радиопередающий комплекс «Угорь-АС» (гл. конструктор Ю.Д. Налётов), основанный на принципе синфазного сложения электромагнитных полей, излучаемых группой территориально разнесенных изделий «Угорь-А». Подвижный пункт управления комплексом обеспечивал возможность автоматизированного управления группой из 8 изделий «Угорь-А».

В конце 1980-х – начале 1990-х годов был разработан и изготовлен опытный образец новейшего по тем временам СДВ-радиопередатчика (1500 кВт; гл. конструктор Б.А. Павлов), с усилителем мощности на полупроводниковых приборах – тиристорах, что позволило повысить промышленный КПД радиопередатчиков до 85 % и значительно сократить массогабаритные показатели, дав возможность размещать оборудование в контейнерах. Достойным продолжением этих работ стало изделие «Пятидесятник» (гл. конструктор И.В. Гудушин) – радиопередатчик СДВ-диапазона мощностью 100 кВт, основанный на работающих в ключевом режиме тиристорах и размещенный в контейнере, оборудованном системами жизнеобеспечения и автономным электропитанием. Радиопередатчик можно оперативно перемещать и устанавливать на плавсредствах, он работает как со стационарной, так и аэростатной антенной, обеспечивая управление объектами, удаленными до 2000 км.

Во второй половине 1960-х, в связи с усовершенствованием средств обнаружения ПЛ, встала задача связи и управления ПЛ на глубинах в несколько сотен метров. Действующие в системе связи ВМФ радиостанции СДВ-диапазона такую задачу решить не могли даже при значительном увеличении их мощности. Исследования показали, что наиболее перспективное решение этой задачи – использование сверхнизкочастотных (СНЧ) электромагнитных волн, глубоко проникающих в толщу земной поверхности и воды.

В 1972 г. была открыта программа по исследованию и освоению СНЧ-диапазона волн (30—300 Гц) для связи с глубокопогруженными подводными лодками (ГППЛ). Головным исполнителем по созданию СНЧ-радиостанции «Вариация» (научный руководитель – гл. конструктор Ю.Э. Удальев) вновь было назначено ОАО «РИМР». В рамках НИР была не только подтверждена принципиальная возможность организации связи на СНЧ с ГППЛ, но и определены пути построения СНЧ-радиолинии. Были разработаны методы генерирования сверхмощных (мегаваттных) СНЧ-сигналов, исследованы принципы построения передающих антенных систем СНЧ-диапазона на базе приземных горизонтальных электрических вибраторов, заземлённых на концах, и проведены геофизические исследования по определению пригодных к размещению СНЧ-радиостанций мест на территории СССР.

По результатам исследовательских и поисковых работ в 1975 г. правительством было открыто полномасштабное финансирование ОКР «Вариация-1» и строительства экспериментального центра дальней связи на СНЧ, обеспечивающего глобальную одностороннюю связь с ГППЛ на СНЧ в акватории всего Мирового океана. Работы в рамках данной ОКР с 1975 по 1986 г. проводило ОАО «РИМР» совместно с НИИ постоянного тока (создание СНЧ-усилителя мощности; руководитель работ В.А. Иванченко); ГСПИ Минсвязи СССР (проектирование и строительство объекта для размещения изделия; гл. инженер проекта Ю.В. Арутюнов, позже – Г.Н. Уткин) и др. Итогом работы стал первый в мире сверхмощный радиопередающий комплекс на полупроводниковых приборах с установленной мощностью 5000 кВт и промышленным КПД до 85 %. Он состоит из двух территориально разнесенных однотипных СНЧ-радиопередающих модулей мощностью по 2500 кВт и центрального поста дистанционного управления передающими модулями. Каждый модуль работает на свою передающую антенну, выполненную в виде ЛЭП класса 110 кВ протяженностью около 60 км и заземленную на концах. Первый передающий модуль введен в опытную эксплуатацию в 1983 г., второй – в 1985 г. В 1986 г. комплекс «Вариация-1» принят на вооружение ВМФ.

Возросший к началу 1980-х уровень технических требований к каналам связи СДВ- и СНЧ-диапазонов вызвал необходимость разработки в этих диапазонах помехозащищённых широкополосных (ШПС) радиолиний и аппаратных средств для их реализации. В ОАО «РИМР» совместно с 34-м институтом ВМФ, ЛПИ им. М.И. Калинина и другими организациями был проведен ряд НИОКР (научный руководитель – д.т.н. Л.Н. Протопопов). Их результатом стала разработка ШПС СДВ-радиолинии «Ручнист» и ШПС радиолинии СНЧ-диапазона «Драга». Опытные образцы аппаратуры были установлены на объектах ВМФ.

Со второй половины 1980-х годов работы по созданию сверхмощных СНЧ-радиопередатчиков были продолжены в ряде ОКР под названием «Четверть» (гл. конструктор Ю.Э. Удальев, позже – А.Г. Сонников), но приостановлены на стадии изготовления опытных образцов – завершить их практическую реализацию не удалось из-за государственно-политических преобразований в нашей стране в 1990-х годах. Однако в 2004 г. в рамках этих работ было реализовано предложение ОАО «РИМР» об объединении двух СНЧ-антенн с помощью фидерной линии в единую систему, что позволило реализовать режим сложения полей двух антенн в пространстве при работе одного радиопередатчика. При этом характеристики излучения радиостанции увеличились на 30—35%, что эквивалентно снижению потребляемой мощности в 1,75—1,85 раза при сохранении величины поля в дальней зоне на уровне, соответствующем работе одного радиопередатчика на свою антенну (авторы – Л.А. Собчаков, А.Г. Сонников, B.C. Волосевич и др.).

В конце 1990-х возрос научный и практический интерес к диапазону крайне низких частот (КНЧ), обусловленный возможностью не только решения задач связи, но и создания высокостабильных генераторов для геофизических исследований, поиска площадок под строительство особо важных объектов, мониторинга состояния земной коры и предсказания землетрясений. Интересны также возможности электромагнитного канала связи в диапазоне КНЧ для установок управляемого бурения нефтедобывающих скважин и создания устройств аварийной связи и обнаружения персонала шахт в завалах.

С 1993 г. предприятие совместно с рядом научных организаций провело эксперименты по генерации и приёму электромагнитных полей КНЧ-диапазона, доказав возможность излучения и приёма КНЧ-сигналов на расстоянии в несколько тысяч километров (научный руководитель Л.А. Собчаков). Результатом работ стало семейство мобильных генераторов для геофизических исследований «Кола».

В 2006-2010 гг. ОАО «РИМР» с соисполнителями в рамках ОКР «Чтение» (гл. конструктор Д.Н. Владимиров) разработали мощный КНЧ—СНЧ-радиопередатчик нового поколения на основе современной элементной базы и вычислительной техники. Изделие имеет автоматизированное управление и настройку, а по техническим характеристикам существенно превосходит выработавшие свой ресурс модули передающего комплекса «Вариация-1».

Прослеживая историю развития в нашей стране СДВ- и СНЧ-радиопередатчиков, можно констатировать, что ВМФ, ОАО «РИМР» и их соисполнители проделали гигантскую работу по решению организационных, научно-технических, производственно-технологических задач, результатом которой стало создание системы дальней связи с ГППЛ. О ее масштабе и уровне научно-технических достижений говорят уже названия объектов ВМФ, присвоенные СДВ- и СНЧ-радиостанциям: «Голиаф», «Геркулес», «Геракл», «Антей», «Атлант», «Зевс».

В рамках статьи невозможно рассмотреть все полученные за данный период научно-технические результаты в области освоения СДВ- и СНЧ-радиопередающих средств. Отметим наиболее значимые. Теоретически обоснованы, разработаны и подтверждены десятилетиями эксплуатации принципы построения мощных СДВ- и СНЧ-радиопередающих средств и технические решения для их составных частей – возбудителей, усилителей мощности, устройств согласования, систем управления и настройки и др. Разработаны теория построения СДВ-вертикальных емкостных передающих антенн (зонтичных и аэростатных) и теория построения приземных электрических горизонтальных передающих антенн СДВ- и СНЧ-диапазонов (автор — д.т.н. Брауде Б.В.).

Доказательством высокого научно-технического уровня разработок ОАО «РИМР» служат сотни авторских свидетельств и патентов, несколько Государственных премий СССР и многочисленные государственные награды, которыми отмечена деятельность специалистов предприятия и организаций-соисполнителей.

Хотелось бы подчеркнуть, что все работы ОАО «РИМР» проводились в тесном сотрудничестве с Управлением связи ВМФ и 34-м институтом связи ВМФ, а также с организациями-соисполнителями – НИИ постоянного тока Минэнерго СССР, ГСПИ Минсвязи СССР, ЦНИИ «Проектстальконструкция» Госстроя СССР, ЛПИ им. М.И. Калинина, ЛГУ им. Жданова (НИИ Земной коры и ОКБ «Радиофизика») и др. Это и позволило участникам работ достичь высоких результатов в СДВ- и СНЧ-радиостроении.

Сегодня в ОАО «РИМР» проводятся и планируются новые НИР и ОКР по разработке, модернизации и строительству радиостанций СНЧ- и СДВ-диапазона в интересах ВМФ и других заказчиков, исследуются новые направления применения радиоволн низкочастотных диапазонов, сохраняются и преумножаются традиции; создана в широком смысле слова школа подготовки специалистов различного профиля по проектированию мощной СДВ- и СНЧ-радиопередающей техники.

Статья опубликована в журнале "Электросвязь" №4, 2011, с. 31—32
Помещена в музее 30.07.2011 с разрешения редакции.