Цифровой интегратор «Коралл»

Рассказов Е.Б.

Назначение: для решения задачи теории поля. По значениям аппроксимированного поля, поступавшим с датчиков во время прохождения объекта по стенду, выполнялся пересчёт на девяти арифметических устройствах трёх составляющих напряжённости и их первых и вторых производных.

Примерный план установки блоков изделия «Коралл» на контрольно-измерительной магнитной станции КИМС.

• 1, 2 блоки приёма и контроля сигналов, поступающих от датчиков 1, 2 и 3-го стенда;
• 3 — блок управления преобразователями (БУП) с телескопическим устройством слежения за объектом испытаний (кораблем) во время его движения по стенду;
• 4 — преобразователи непрерывных величин сигналов в цифровую форму (12 шт.);
• 5 — устройство управления ферритовой оперативной (1200x8 бит) и конденсаторной постоянной памятью;
• 6 — шкаф сменных кассет ПЗУ до 20 шт.;
• 7 — блок девяти арифметических устройств с накапливающими сумматорами;
• 8 — двухцветные печатающие устройства по 9 каналам со звуковой сигнализацией при печати «красных» превышающих норму значений;
• 9 — блок импульсного питания магнитных элементов;
• 10 — распределительный щит включения и контроля питания;
• 11 — узел пожаротушения;
• 12 — распределительный буфер приточной вентиляции.

Профессором Л.И. Гутенмахером, Н.И. Корольковым и их сотрудниками для построения изделия были предложены технические решения по логическим элементам, постоянному запоминающему устройству на металлизированных бумажных картах и по МОЗУ типа 2D.

Разработка изделия выполнена в Пензенском филиале СКБ-245 (НИИУВМ) в 1955-1960 гг. Основной логический элемент — трёхтактная феррит-диодная схема с рабочей частотой до 30 кГц — был разработан на ферритовых сердечниках марки Л-2 с внешним диаметром 3 мм и на малогабаритных селеновых вентилях, позже замененных на германиевые точечные диоды. Тактирующие сигналы вырабатывались на мощных электровакуумных лампах ГУ-50. Рабочий диапазон для машины — от +5 до +49 градусов Цельсия.

Руководитель разработки — Е.Б. Рассказов. Участники разработки — А.А. Криксин, И.Н. Людоговская, В.В. Резанов, Ю.Ф. Сидоров, П.Я. Пуханов, В.А. Кузьмин, В.А. Бурунов, А.Р. Лось, Н.Г.Сазонов, В.Г. Сенцов, В.Х. Эмпоропуло, В.А. Зубков, В.А. Коптилин, К.Н. Гниппа, Б.А. Мамыкин, К.Ф. Лапин, Ф.И. Каравайкин, В.И. Арзамасцев, А.В. Круглов, С.И. Качалин, Л.М. Орионова, К.П. Маренникова, М.С. Козлова, Н.К. Наумов, Н.П. Полгородник, Н.С. Памфилова, к.т.н. Е.Н. Сабур.

Опытный образец «Коралла» изготовлен, налажен, испытан и передан Заказчику в эксплуатацию.

Разработка цифрового интегратора «Коралл»

Цифровой интегратор «Коралл» разрабатывался по заказу ВМФ и АН СССР в Пензенском филиале СКБ-245 Министерства машиностроения и приборостроения СССР (Минприбор). Машина предназначалась для контрольных проверок намагниченности надводных кораблей, подводных лодок и других плавающих объектов, подлежащих в дальнейшем размагничиванию. Размагничивание было необходимым мероприятием по борьбе с неконтактными магнитными минами, которые срабатывали под действием изменения магнитного поля, обусловленного металлическими частями движущегося объекта. Размагничивание, проверка и контроль магнитного состояния плавающих объектов в то время выполнялось в соответствии с регламентом на полигонах и стендах контрольно-измерительных станций (КИМС)

Первая в нашей стране КИМС появилась в Новороссийском порту. Её разработкой и оснащением измерительной техникой занимались АН СССР и промышленные предприятия под руководством И.В. Курчатова. При этом считанные с бумажных лент самописцев значения магнитного поля пересчитывались с помощью арифмометров для других глубин. Такой процесс ограничивал пропускную способность КИМС. Тем не менее, эта работа была отмечена Сталинской премией.

Но со временем использовавшаяся техника переставала удовлетворять требованиям ВМФ.

На полигоне Ленинградского судостроительного института им. Академика А.Н. Крылова началось строительство новой станции с автоматизацией решений дифференциальных уравнений, с проверочным стендом для плавающих объектов. Предусматривалось использование новых модернизированных приборов, которые позволяли бы вести замеры напряжённости магнитного поля и его производных с разложением их по осям координат. Основным, определяющим звеном было предложено использовать цифровой интегратор, который обеспечил бы автоматизированное решение дифференциальных уравнений, приведённых к матричной форме. Разработке такого интегратора присвоили шифр «Коралл». В цифровом интеграторе «Коралл» математическая обработка по нахождению корней при пересчёте исходного поля на другую глубину сводилась к последовательному накоплению сумм парных произведений (значения исходного поля на постоянные коэффициенты — функции влияния).

Использование сеточных АВМ, как и цифровой ЭВМ «Урал» в то время не представлялось возможным. При использовании АВМ был неприемлемо продолжительным процесс съёма результатов решения. Цифровая машина тогда имела недостаточную скорость решения и полностью не соответствовала заданным условиям эксплуатации. Это предопределило структуру «Коралла», обусловило использование узлов и элементов новейшей цифровой техники.

Разработчиками стали использоваться:

• феррит-диодные логические элементы (их освоение происходило на Пензенском заводе САМ);
• оперативное запоминающее устройство на ферритовых сердечниках;
• сменные кассеты на металлизированных бумажных картах, выполнявших функцию постоянного запоминающего устройства (оно подключалось к изделию как коммутационные доски).
• оптические шкалы преобразователей непрерывных значений магнитного поля в дискретные значения (они укомплектовывались фотосопротивлениями, специально созданными для этого изделия).

Алгоритмическая особенность обусловила обработку информации по 9 отдельным трактам на базе единых значений исходного поля, что позволило получить заданную скорость обработки, позволявшую выполнить необходимые вычисления во время прохождения объекта по испытательному стенду.

Разработанное изделие «Коралл» позволяло:

• аппроксимировать магнитное поле, создаваемое движущимся по стенду объектом;
• снимать и преобразовывать измеренные значения напряжённости поля из непрерывных значений в дискретные величины;
• фиксировать измеренные цифровые значения в оперативной памяти, образуя из них «цифровую матрицу», порядок которой определялся произведением количества датчиков на количество дискретизированных отсчётов;
• выполнять пересчёт снятых значений поля и их производных на другие уровни (глубины);
• печатать на бумажной ленте значения исходного или пересчитанного поля, при этом критические значения, превышающие заданные, выделять красной краской и сопровождать звуковым сигналом.

Технические характеристики изделия.

1. Логические элементы — феррит-диодные ячейки с малогабаритными селеновыми вентилями в цепях связи;
2. Частота тактового генератора — 30 кГц;
3. Количество продвигающих импульсов в элементе — 3;
4. Ёмкость оперативной памяти на ферритовых сердечниках — 1200x8 бит;
5. Ёмкость сменной кассеты ПЗУ — 10000x12 бит;
6. Количество кассет ПЗУ в изделии — 20;
7. Количество измерительных датчиков испытательного стенда — 12;
8. Количество отсчётов за время прохождения объекта по стенду — 10;
9. Точность временных отсчётов — 1%;
10. Точность измерения и преобразования значения магнитного поля — 1%;
11. Приборы измерения напряженности магнитного поля — 12 малоинерционных гальванометров (с зеркалом на подвижной рамке), проектировавших измеренные значения на шкалу фотосопротивлений;
12. Количество вычислительных трактов обработки (АУ с накапливающим сумматором и схемой перевода в двоично-десятичный код) — 9;
13. Количество феррит-диодных ячеек — 2000 шт;
14. Количество усилителей мощности тактовых импульсов — 15;
15. Питание — 220 или 380 В от промышленной сети или от мотор-генератора;
16. Потребляемая мощность — 8 кВт;
17. Диапазон температур окружающей среды — +5 .. +40 градусов Цельсия.

Коллектив разработчиков и конструкторов ЭВМ «Коралл» (лаб. 43)
1—й ряд: К. Маренникова, Л. Орионова, М. Шалимова, К. Гниппа, М. Козлова, А. Лось;
2-й ряд: В.Х. Эмгоропуло, А. Круглов, Е. Демидов, В. Кузьмин, Б. Рямзин, П. Пуханов, Е. Рассказов, Н. Наумов;
3-й ряд: Ф. Каравайкин, В. Качалин, Б. Першин, В. Берджинский, К. Лапин

Помимо показанных на снимке в разработке изделия активную роль играли В.А. Зубков, В.А. Коптилин и Ю.Ф. Сидоров.

Для проведения испытаний изделия «Коралл» была создана комиссия под председательством инженер-полковника В.П. Горяева, в состав комиссии были включены д.т. н. Л.И. Гутенмахер, к.ф.м.н. Е.Н. Скобур, главный конструктор Е.Б. Рассказов, главный инженер Пензенского завода САМ Н.Г. Сазонов и 16 офицеров МО и ВМФ СССР. В Акте комиссии дана высокая оценка принятым решениям, помимо основной области применения рекомендовано использовать «Коралл» для изучения физических полей вновь создававшихся плавающих средств в кораблестроительной промышленности.

«Коралл» прошёл в 1960 году Государственные испытания на объекте при работе в режиме повышенных климатических условий, обеспечивая необходимую надёжность. Машина эксплуатировалась на полигоне судостроительного института имени академика А.Н. Крылова на берегу Финского залива в Эстонии.

Статья помещена в музей 7.12.2010
с разрешения автора.