Аккумуляторное хозяйство

Мощность, необходимая для питания основной радиостанции, не считая мощного оконечного каскада, при включении которого питание передатчика происходило непосредственно от динамо, вращаемой бензодвигателем, была рассчитана следующим образом.

Для передатчика:

Мощность, подводимая к умформеру «РМ-2», 12 вольт X 13 ампер = 156 ватт.

Мощность, потребляемая в цепи накала, 6 вольт X 3 ампера = 18 ватт.

Общая мощность для питания передатчика 174 ватта.

Для приемника:

Мощность, потребляемая в анодной цепи, 120 вольт X 0, 015 ампера = 1, 8 ватта.

Мощность, потребляемая в цепи накала, 2 вольта X 0, 6 ампера = 1, 2 ватта.

Общая мощность для питания приемника, примерно, 3 ватта.

Для освещения и разных приборов требовалась мощность, примерно, 10 ватт.

Как источник тока применялись специальные щелочные морозостойкие аккумуляторы повышенной емкости (12 вольт, 80 амперчасов), разработанные Центральной аккумуляторной лабораторией. Они полностью обеспечивали необходимые мощности. Две батареи таких аккумуляторов питали цепи накала передатчика и приемника и высоковольтный умформер, от которого получали ток анодные цепи передатчика. Кроме того, две батареи другого типа (120 вольт, 0, 45 амперчаса) служили для питания анодных цепей приемника. Зарядка батарей производилась от ветросиловой установки. При постоянных ветрах избыток энергии низковольтного аккумулятора использовался для освещения.

Батареи высоковольтных аккумуляторов имели приспособления для переключения на зарядку от 12-вольтового источника.

К. п. д. аккумуляторов был запроектирован порядка 60% при среднесуточной работе в течение 3 часов. Первичные источники энергии для зарядки должны были давать 930 ватт-часов в сутки или, округляя, 1000 ватт-часов.

Щелочные аккумуляторы были выбраны из-за высоких эксплуатационных показателей, что чрезвычайно существенно в экспедиционных условиях. Это обстоятельство значительно перекрывало их электрические недостатки (пониженный к. п. д. при отдаче энергии, значительное непостоянство напряжения в течение разряда). По сравнению с кислотными щелочные аккумуляторы имели и другие достоинства:

1) больший срок службы,

2) меньшая чувствительность к механическим воздействиям,

3) нечувствительность к перегрузкам и колебаниям тока,

4) отсутствие поточных химических реакций, что позволяет безвредно оставлять аккумуляторы в полуразряженном и разряженном виде,

5) более простой уход,

6) сравнительная легкость транспортировки щелочи,

7) почти полное отсутствие саморазряда.

Радиостанция «Резерв»

По словам Э.Т.Кренкеля, при подготовке радиооборудования было предусмотрено тройное резервирование: «два экземпляра основной станции (мощный оконечный каскад передатчика был в одном экземпляре) и аварийная радиостанция «Резерв». Эта последняя была рассчитана на работу в дни, когда основную аппаратуру трудно будет быстро развернуть или малая площадь льдины не позволит установить основную антенну.

Когда разрабатывалась станция «Резерв», перед конструкторами были поставлены такие требования:

а) надежность и отсутствие сложных подвергающихся порче деталей,

б) компактность и малый вес,

в) герметичность упаковки,

г) простота в обращении (возможность работы не только радиста, но и другого члена группы),

д) экономичность потребления электроэнергии, при наибольшей мощности передатчика,

е) возможность пеленгования «Резерва» при помощи обычного судового пеленгатора.

Резервная приемно-передаточная радиостанция состояла из телеграфного передатчика, работающего на самовозбуждении на одной фиксированной волне 600 метров, при мощности 20 ватт, и приемника прямого усиления с обратной связью по схеме O-V-пентод.

Чтобы обеспечить простую и одновременно надежную конструкцию, решено было исключить всякие скоропортящиеся детали, в частности переключатели – вариометры. Передатчик делался одноволновым. Волна была выбрана аварийная – 600 метров.

Опыт работы полярных станций показывает, что эта волна даже при небольших мощностях проходит на севере весьма хорошо. При выборе мощности передатчика остановились на 20 ваттах. Ручной привод позволял получить без особенных физических усилий 30–40 ватт.

Для получения высокого к. п. д. передатчик был построен однокаскадный на самовозбуждении.

В генераторе стояли две лампы «СК-164», соединенные параллельно, экранные сетки соединялись с анодом. Таким образом, лампы превращены были из тетродов в триоды.

Связь с антенной индуктивная (связь изменялась рукояткой с передней панели), манипулирование с разрывом цепи сетки. Удлинительная катушка антенны имела весьма большой запас самоиндукции, так как антенна могла быть весьма малой. Двумя переставляющимися штепселями осуществлялась настройка антенны: одним грубо, а вторым более точно. Станция имела всего лишь один измерительный прибор – тепловой антенный амперметр.

Приемник «Резерв» имел в своем составе регенеративный детектор и каскад низкой частоты. Регенеративный детектор имел один настроенный контур, связь с антенной емкостная. Обратная связь осуществлялась при помощи переменного конденсатора. Связь с каскадом низкой частоты трансформаторная. В детекторе работала лампа двухвольтовой серии «УБ-152», а в каскаде низкой частоты пентод «СБ-155» той же серии.

Диапазон приемника 200–800 метров.

Все катушки самоиндукций передатчика и приемника изготовлялись из литцендрата и имели противосыростную пропитку.

Станция («Резерв» помещалась в дюралюминиевом ящике размером 300 X X 200 X 160 миллиметров и весила 6 килограммов (без питания). Для смены ламп устройство могло быть выдвинуто из ящика. При хранении на ящик надевалась крышка, имеющая по краю прокладку из резинового шнура. При закрывании застежек крышка с силой натягивалась на ящик, края которого вдавливались в резиновую прокладку, создавая герметичность. Испытания показали рациональность такого метода упаковки.

Питание станции «Резерв» велось – передатчика от машины с ручным приводом (накал 6 вольт и анодные цепи 750 вольт) или от аккумуляторов через щиток управления, также как и основного передатчика, а приемника от имевшихся на зимовке аккумуляторов.

Перед отправкой были проведены трехкратные испытания станции, показавшие полную электрическую и механическую надежность конструкции.

На льдине эта резервная станция в работу введена не была.

Основная аппаратура находилась девять месяцев в регулярной эксплуатации. Она обеспечила уверенную связь с базой. Однако, несмотря на безусловно хорошую работу оборудования, все же необходимо отметить ряд мелких недостатков в конструкции и выполнении, которые нужно учесть в будущем.

Недостатки эти следующие.

1. Оборудование было обременено большим количеством резервных источников питания. Очевидно, достаточно иметь два источника. В длительных экспедициях в качестве основного источника электроэнергии можно использовать ветросиловую установку и в качестве аварийного – ручной привод.

В случае кратковременной экспедиции за основной источник электроэнергии более рентабельно принять надежно работающий бензодвигатель, резервировав его ручным приводом.

2. Нет необходимости делать привод комбинированным. Вращать привод ногами в экспедиционном обмундировании очень неудобно и утомительно. Целесообразно иметь привод только с ручным вращением, что значительно упростит конструкцию и снизит вес.

3. Фанеру упаковок необходимо подвергать длительной пропитке, сделав ее более сыростойкой. Проклейка фанеры должна делаться на бакелитовой основе или сыростойких клеях. То же относится к аккумуляторным ящикам.

4. Подводку к щиту питания необходимо производить не к контактным болтам, а при помощи многополюсных штепсельных вилок, что позволит значительно сократить время по свертыванию и развертыванию радиостанции.

5. Нет надобности резервировать передатчик устройствами, позволяющими значительно увеличивать мощности. Мощность порядка 20–30 ватт нужно считать совершенно достаточной для связи в условиях Севера. Наоборот, установка должна позволять снизить мощность (при сохранении высокого к. п. д.), что в ряде случаев может значительно уменьшить расход энергии.

6. Защиту от сырости не следует вести путем осуществления высокой герметичности. Это значительно усложняет конструкцию и неизбежно увеличивает вес. Надо идти по пути применения высококачественных изоляционных материалов (керамика), противокоррозийных покрытий (золочение, хромирование).

7. Необходимо внимательно изучить вопрос о выборе типа аккумуляторов. Выбор щелочных аккумуляторов для нашей экспедиции был сделан из соображения их высокой механической прочности. Очевидно, при создании кислотных аккумуляторов достаточной механической прочности и достаточной морозостойкости их применение будет более целесообразным».

Работа радиостанции на льдине.

И. Д. Папанинрассказывает, как работала радиостанция: «Опытная радиолаборатория в Ленинграде изготовила для нас радиостанцию. Эта станция, небольшого веса, но весьма тщательно сконструированная, оказалась поистине замечательной. Радиосвязь была бесперебойной в течение всего дрейфа».

Э.Т.Кренкель описывает, как именно работала радиостанция во время дрейфа: «На острове Рудольфа мы целый месяц выжидали погоды, находясь в постоянной готовности к вылету. Зарядив на полярной станции аккумуляторы, я упаковал их и отвез за 4 километра на аэродром, где они были погружены в самолет. Здесь аккумуляторы долгое время стояли без употребления. Несмотря на хорошую упаковку и повышенную крепость щелочи, мороз за две недели сделал свое дело – на полюсе аккумуляторы оказались разряженными.

Связь нужно было дать во что бы то ни стало и как можно скорее. Быстро стали распаковывать наш бензиновый двигатель. Еще не установив связи, пришлось заниматься зарядкой аккумуляторов. Едва только аккумуляторы мало-мальски подзарядили, немедленно включили передатчик и стали вызывать остров Рудольфа. Несколько безрезультатных вызовов – и опять зарядка аккумуляторов. Все время у нас на полюсе слышались вызовы Рудольфа, но Рудольф нас не обнаруживал. Волнение всех тринадцати участников первого в истории человечества десанта на Северный полюс росло, хотя внешне все оставались спокойными.

Наконец, почти через десять часов после посадки, раздалось долгожданное «ура, остров Рудольфа вас слышит». Мы немедленно сообщили о благополучной посадке и тут же передали рапорт товарищу Сталину и правительству о достижении Северного полюса.

Вскоре на остров Рудольфа была отправлена первая метеорологическая сводка.

Через несколько дней прилетели остальные самолеты. Была получена вся радиоаппаратура. В первую очередь установили ветряк. Станция, установленная наспех, разместилась в палатке, на снегу. Потом по ходу экспедиции радиостанция несколько раз меняла свое место. Спустя неделю после высадки был построен роскошный снежный дом.

Разгребли метровый снег до льда и сделали два помещения: радиорубку и машинное отделение. Стены сложили из больших снежных кирпичей. Крышей служил большой белый шелковый грузовой парашют. В этом доме было очень удобно, хотя и прохладно. Но работать долго в нем не пришлось. Началось полярное лето с дождем и туманами. Стены стали коситься, на ледяном полу лужи превращались в пруд, аппаратура сырела. В июле пришлось срочно заняться переселением в нашу основную жилую палатку. Вчетвером перенесли аппаратуру, переставили на другое место ветряк и антенну, и связь возобновилась из нового помещения почти без перерыва.

Основная радиостанция помещалась на легком дюралевом столике. Рядом стоял щиток управления. На этом щитке делались все переключения: пуск передатчика, включение приемника, заряд от ветряка, заряд от бензинового двигателя, переход на работу ручным приводом. В щиток был вмонтирован маленький умформер, дающий 750 вольт на аноды передатчика.

В случае длительного безветрия, когда иссякали аккумуляторы, мы работали на ручном приводе. Работал по очереди весь наш состав, так как долго крутить ручной привод было довольно трудно. К счастью, пользовались им сравнительно редко.

На нижней полке стола размещались щелочные аккумуляторы. Благодаря повышенной крепости щелочи они хорошо противостояли морозам. Два основных 12-вольтовых аккумулятора работали отлично.

Хуже было с анодными аккумуляторами. Ветряк давал 12 вольт, при зарядке анодные аккумуляторы надо было переключать. Переключатель состоял из множества маленьких контактов, которые не выдерживали тяжелых условий, постоянно окислялись и приходили в негодность. Пришлось отказаться от анодных аккумуляторов и всецело перейти на сухие анодные батареи. За девять месяцев были израсходованы две сухие батареи.

Кроме трех отдельных, совершенно автономных комплектов приемно-передаточной аппаратуры, имелся значительный запас всевозможных запасных частей. В большом количестве завезли на полюс радиолампы, трансформаторы, сопротивления. Имелись также запасные динамо-машины, так как мы опасались, что обмотка не выдержит постоянной сырости.

Наш радиоуголок мало походил на нормальную станцию. Было темно, сыро и холодно. Выработалась привычка при плохом освещении наощупь находить нужные вещи. Для того чтобы взять одну вещь, нужно было сначала убрать две. Прямо над головой торчал проходной изолятор антенны. Он прорезал нашу внутреннюю тонкую покрышку палатки, затем две гагачьих и, наконец, наружный основной брезентовый покров. В зимнее время, чтобы утеплить палатку, мы не сгребали снега с крыши. Изолятор и антенна часто закрывались снегом. Однако сухой, чистый снег не был проводником и никакого влияния на прием и передачу не оказывал.

Легкие дюралевые мачты антенны отлично противостояли сильным ветрам. Но когда ветер бывал чересчур сильным, антенна рвалась или падала мачта. Чтобы не пропустить очередного срока связи, совсем не нужно было тут же ставить мачту. Достаточно было на палке поднять конец антенны на какой-нибудь метр от поверхности льдины, и остров Рудольфа нас слышал. Любопытно, что жалобы на ухудшившуюся слышимость не поступали.

Вначале я сделал заземление в проруби. Затем попробовал противовес, который дал лучшие результаты. За проволокой дело не стало; у Ширшова были сотни метров стального гидрологического тросика. Тросик пятью длинными усами лежал прямо на снегу и постепенно заносился им.

Прекрасно работал ветродвигатель. Мощность его позволяла за 6–8 часов работы полностью зарядить наши аккумуляторы. При средней нагрузке радиостанции такой заряд батареи хватал на 8–10 суток. Мы отлично пользовались голубым углем Северного полюса.

Благодаря специальному устройству напряжение держалось ровным, независимо от ветра. Имелось также минимальное реле, так что за зарядкой аккумуляторов можно было не следить.

Много хлопот доставляло только крепление ветряка. Забитые в лед железные колья летом вытаивали. Пришлось ветряк крепить за банки с продовольствием. С наступлением морозов стало лучше. Сделали ледяной постамент и на него водрузили ветряк. Затем для трех оттяжек вырубили три двойные глубокие ямы во льду. В самом низу продолбили и соединили эти двойные ямы. Таким образом, пропустив шелковые веревки, получили замечательно крепкие и надежные крепления для ветродвигателя.

Бензиновый двигатель не оправдал возлагаемых на него надежд. Перед экспедицией Папанин и я занимались детальным изучением двигателя. Двигатель все же работал плохо и вскоре сломался. Нас это не очень огорчило, так как ветряк отлично обеспечивал работу малого варианта передатчика (20 ватт) и мы держали уверенную связь с островом Рудольфа четыре раза в сутки.

Во время проектирования радиостанции было много споров о мощности передатчиков. Товарищи, не бывавшие в Арктике, заявляли, что при такой малой мощности как 20 ватт, мы не получим мало-мальски надежной связи с материком. Действительно, серьезному академическому проектировщику трудно доказать, что с 20 ваттами на длинных волнах можно держать уверенную связь на расстояние в1000 километров. Несмотря на пессимистические пророчества отдельных радиоспециалистов, я был совершенно спокоен. Опыт работы в Арктике, опыт радиолюбительской работы позволял быть уверенным в конечном успехе.

Арктика для радиста-профессионала и для любителя является землей обетованной. Северные условия позволяют даже при малых мощностях перекрывать огромные расстояния. Отсутствие каких бы то ни было электрических помех, отдаленность мощных правительственных и занимающих много места в эфире широковещательных станций значительно облегчают работу радиста в Арктике.

Основной для нашей радиостанции была работа (связь) с материком. Приходилось, да и сейчас приходится выслушивать вопросы: почему не было поставлено серьезное изучение распространения радиоволн в районе полюса?

Дело все в том, что программа научных работ экспедиции была весьма обширной и требовала обязательного участия всех нас. Сутки были предельно уплотнены. Везти какие-либо специальные тяжелые приборы для изучения распространения радиоволн мы не имели возможности. Кроме того, наши условия были сугубо экспедиционными, т. е. аппаратура меняла свое место, менялась от сырости изоляция, падала и перевешивалась антенна, перемещалась и разворачивалась льдина. Для связи все это роли не играло, но при точных работах несомненно сказалось бы, и результаты наблюдений получились бы неполноценными.

Как уже упоминалось, наш передатчик имел волны 20 – 40 – 60 и 600 – 580 метров. Вся основная работа прошла на волнах 55 и 580 метров. Расстояние, которое приходилось перекрывать, можно грубо ориентировочно принять за 1000 километров. Правда, от полюса мы стали спускаться к югу, но зато льдину сносило на запад. Следовательно, расстояние до острова Рудольфа оставалось примерно одним и тем же.

С островом Рудольфа работа производилась через каждые шесть часов, четыре раза в сутки.

Для экономии наших аккумуляторов остров Рудольфа всегда точно по расписанию являлся первым. Вначале передавалась наша метеосводка, затем прочие телеграммы, если они были. По мере получения результатов по тем или иным научным наблюдениям составлялись и отправлялись на материк обширные исчерпывающие донесения. Мы прекрасно учитывали, что по стихийным обстоятельствам наша группа может затеряться и даже исчезнуть в Полярном бассейне. В этом случае хотелось сохранить хотя бы результаты научных работ».