Глава 4
На пути к «Вибролокатору»
(Вячеслав Юшин)

4.1. От виброгидравлики к виброэлектрике

Идея перехода на дебалансные центробежные вибраторы витала давно. Я предполагал использовать в качестве движителя дебалансов двигатель постоянного тока как наиболее просто управляемый. Необходимо было обеспечить слежение по углу поворота якоря двигателя с ошибкой не более 1 градуса при переменной скорости вращения от 200 до 6000 об/мин. Первая попытка построить цифровую следящую систему с такими характеристиками с использованием управляемого силового тиристорного выпрямителя оказалась провальной. На малой модели система отлично работала, а вот при пуске хотя бы 5-киловаттного двигателя даже на холостом ходу сразу вышибало автоматы защиты. Было очевидно, что причина – в сбоях цифровых схем из-за мощных импульсных помех от силовых тиристоров. Опыта построения систем, совмещающих «цифру» и «киловатты», у нас тогда еще не было.

Новую идею применить в качестве вибровозбудителей синхронные двигатели выдвинули наши томские «вибробратья». Использование параллельной группы нескольких синхронных моторов, снабженных дебалансами, должно было обеспечить большое, распределенное по большой площади, неразрушающее грунт вибровоздействие, да еше и возможность управления амплитудой силы. Однако поскольку синхронных двигателей средней мощности с активным ротором промышленность не выпускала, они же и взялись за их разработку. К началу 1974 года томичи подготовили несколько экземпляров своих оригинальных синхронных моторов. Предполагалось, что питать их будет статический трехфазный тиристорный преобразователь частоты (ТПЧ), но пока он разрабатывался, в качестве временной замены собрали электромашинный преобразователь по обычной схеме жесткой сцепки управляемого двигателя постоянного тока с трехфазным синхронным генератором. Двигатель закрутили от силового тиристорного выпрямителя с простым ручным регулятором напряжения без каких-либо электронных схем. Замкнув петлю обратной связи по фазе на стрелочный индикатор ошибки "через глаза и руки оператора", добились грубого (с погрешностью 10 градусов) слежения по фазе за цифровым программным сигналом, то есть, получили требуемое для питания синхронных моторов силовое напряжение переменного тока переменной управляемой частоты. С этим макетом питания дебалансного вибратора и вышли на очередные полевые работы.

Забегая вперед, отмечу, что обозначенная выше идея «крутить» синхронные моторы от статических ТПЧ в дальнейшем потерпела полнейший крах. Ни выпускаемые в то время промышленностью, ни специально разрабатываемые по нашему ТЗ в специализированной организации такие преобразователи отказывались работать на синхронные моторы. Непонятно почему внезапно возникали аварийные режимы. При этом с асинхронными двигателями таких проблем не было. А вот классическая "допотопная" электромашинная система "двигатель–генератор", которую вначале рассматривали только как временную, показала себя совершенно надежной и была затем окончательно узаконена. (Удивительно, что наш самый первый маломощный привод дросселя гидровибратора с самодельным синхронным двигателем-сельсином прекрасно работал, правда, не от тиристорного, а от транзисторного преобразователя. Возможно, все дело в этом).

4.2. От пригруза к присосу

Второй проблемой, о которой уже упоминалось выше, было обеспечение плотного контакта вибрирующей платформы с грунтом. Сейчас уже не помню, у кого впервые родилась эта идея – использовать вакуум. Но первую ее реализацию выполнили ВАЛЕРА Сидоров и его верный помощник мастер-универсал Володя Васильев. Они построили платформу для создания горизонтальных колебаний под группу из 8 "томских" синхронных вибромоторов. Эта платформа (см. фото) представляла собой короб без дна, при быстрой откачке воздуха из-под которого должна была возникать сила, вдавливающая платформу в грунт. Воздух откачивался сначала из герметичной буферной емкости большого объема, после чего полученный вакуум быстро "перепускался" под платформу..

Вскоре весь вибратор, за исключением энергетической установки (дизель-генератора), был смонтирован на двухосном прицепе.

4.3. Именины Вибролокатора и зачатие ВПЗ

К этому времени вибрационная сейсморазведка на западе уже стала модным методом. Одной из причин ее популярности была экологическая чистота в сравнении со взрывами. Американцы даже "пропиарили" в Европе свой метод, проведя сейсморазведочный профиль прямо по улицам Западного Берлина.

В обиходе для краткости все варианты вибросейсмики стали называть "вибросейсом", но прагматичные американцы уже запатентовали это название как торговую марку. Тогда и мы решили не отставать и назвали свой метод звучным именем «Вибролокатор».

Успехи вибрационной сейсмики вдохновили некоторых отечественных ученых на глобальный суперпроект по изучению планеты. Однако известно, чтобы получить серьезные средства под гражданский проект, нужна параллельная оборонная задача. За примером не надо было ходить далеко. Взять хотя бы сейсмологию – науку о землетрясениях. Первоначально большая часть наших знаний о строении Земли как планеты были получены именно из сейсмологических данных – из анализа записей землетрясений. Начавшаяся гонка ядерных вооружений серьезно способствовала развитию сейсмологии как единственного надежного метода контроля за подземными ядерными взрывами. В свою очередь, такие взрывы, выполняемые "в промышленных целях", стали использоваться геофизиками в СССР для более детального изучения внутренних оболочек планеты. Эхо подземных взрывов "слышны" за многие тысячи километров и несут информацию о строении Земли в планетарном масштабе. В результате в 70-е годы вся территория СССР была покрыта сейсмическими профилями таких взрывов, чему, кстати, остро завидовали зарубежные геофизики. Следует отметить, что этим работам во многом способствовала предыдущая разработка Чичинина – радиоуправляемая аппаратура "Тайга". "Таежные" записи тех взрывов и сейчас служат бесценным фондом уникальных геофизических данных.

И вот, чтобы выбить инвестиции под вибросейсмику, группа молодых сейсмологов подбросила своим маститым академикам, близким к властным кругам, идею сейсмической связи. Дескать, в момент внезапного ядерного удара все наземные радиоэлектронные средства связи будут парализованы. Но передать в уцелевшие подземные бункера и подводные объекты стратегических сил команду на удар возмездия все же можно с помощью мощных вибраторов. Так впервые зародилась идея, которая через 4 года оформилась в грандиозную государственную программу под названием "Вибрационное просвечивание Земли (ВПЗ)". Хотя реальная Программа появится еще не скоро, пишу я это именно здесь, поскольку идея уже живет, обсуждается и прорабатывается "в низах", и ЧИЧИНИН КЕША, конечно в первых рядах, а геофизик-романтик и поэт из московского Института физики Земли Игорь Галкин, будущий соавтор предложения, почти все лето проводит в нашей полевой виброкомпании, готовя материалы для будущего проекта.

4.4. И снова Сибирь

ВИБРОСВЕТА луч упорный    
понесется в СЕЙСМОМГЛЕ…

Игорь Галкин

Для очередного полевого сезона 1974 года по причинам геологического характера было выбрано место на границе Барабинской степи и Новосибирской области недалеко от древнего сибирского городка Каинска, переименованного в Куйбышев, то есть, ставшего тезкой города на Волге. Село, в котором была разбита база партии, называлось Патрушево. Ландшафт здесь лесостепной, с множеством озер и болот, типичный для юга Западной Сибири. Расположились в пустующем старом доме местной школы на берегу небольшого озера, полного разной водоплавающей птицы. До сентября охота запрещена, и дичь чувствует себя спокойно (см. фото).

Здесь собрались полевые отряды и просто командированные бригады от 7 организаций, объединенные общей идеей создания вибрационной сейсморазведки. Происходила смена поколений вибраторов и аппаратуры, появилось несколько молодых толковых выпускников, начавших освоение нового метода. Прибыли представители 5 новосибирских геофизических организаций, томичи, тольяттинцы и даже один москвич Игорь Николаевич Галкин, подаривший на прощание нам ОДУ, строки из которой вынесены в эпиграф этого раздела, а вся она представлена в его конце. Поскольку текст оды изобилует полунамеками, а его автор такие места выделил РЕГИСТРОМ шрифта, то и я в своем тексте таким же СПОСОБОМ перекину мостик к этому стихотворению.

Работа кипела с начала лета до начала зимы. Пока одни проводили профильные исследования со старым гидравлическим вибратором – ГИДРАВЛИКОМ, и мучились с количеством и формой ЗУБЬЕВ сцепления с грунтом, другие собирали и настраивали новый вибратор на синхронных двигателях – ЭКСЦЕНТРИК.

Здесь поддерживалась и испытывалась любая оригинальная идея. Вот, например, бригада из Тольттинского политеха – аспиранты профессора Виктора Ивашина Иван Чуркин и Леня Симкин – готовят к испытаниям свой электро-гидро-резонансный вибратор (см. фото)

Но главные события разворачивались вокруг нового "синхронно-вакуумного" вибратора. Все сварочные и сборочные работы выполняются прямо здесь, на базе полевой партии (см. фото).

Но вот, наконец, собранный вибратор на профиле (см. фото). И сразу "облом". С ненарушенным сухим грунтом "присоска" не справляется: атмосферный воздух через поры в почве заполняет вакуум быстрее, чем платформа успевает внедриться в грунт. Приходится несколько раз откачивать воздух, но и это помогает мало. Что ж, давайте попробуем снять верхний почвенный слой!

И "вибробратья" во главе с Чичининым дружно копают "виброяму" под вибратор (см. фото). И где же ты теперь, хваленая "экологическая чистота"? Но вот вибратор оживает, и… новая напасть: мы сталкиваемся с такими непристойными явлениями как РЕЗОНАНСЫ системы платформа-грунт, с которыми так никогда больше и не смогли расстаться. Ну не хотели они подчиняться теории электромеханических АНАЛОГИЙ Гарднера-Гамбурцева, лежащей в основе нашей теории сейсмических вибраторов, и потому попортили нам много крови.

А потом ударяют первые морозы, и теперь каждое утро первая проблема – запустить ДИЗЕЛЬ электрогенератора.(см. фото)

Но хуже всего то, что в мерзлый грунт платформа не лезет, сколько ни откачивай воздух. И уже вырытую яму приходится теперь размораживать кострами. Так, казалось бы, изящная идея "присоса" постепенно блекнет, но другого вибратора у нас нет, а сейсмограммы, "кровь из носа", необходимо получить в этом сезоне. (см. фото)

Наконец, все преграды преодолены, вибратор "всосан" в грунт (см. фото) и, похоже, трясет значительно мощнее гидравлического. Но уже выпал и успел стаять первый снег, и неизбежная сибирская зима вот-вот закроет все работы.

Чтобы после стольких неудач "отыграться", нужно получить что-то из рук вон выходящее, такое, что раньше еще никому не удавалось. Как говориться, надо "снимать с ворот вратаря". Решаем попытаться зарегистрировать поперечные волны на максимально возможном удалении от вибратора. Это удаление равно длине нашей 6-проводной линии связи свитой из стального телефонного провода – 5 км. И вот в начавшуюся пургу через овраги, поля и перелески по азимуту тащим кабель связи (см. фото), по которому потом пойдет от "программника" сейсмостанции к вибратору сигнал управления.

Наконец, линия проложена, на вибратор пошел сигнал управления, и есть телефонная связь. Но линия проложена по прямой, а на машине проехать от вибратора до сейсмостанции можно только вкруговую по проселочным дорогам, сделав крюк в 15 км.

Я сижу на сейсмостанции с оператором Сашей Коренблитом. (см. фото)

К вечеру, а совсем темно стало уже к 8 часам, пурга стихла, и мы еще раз проверяем все сейсмические каналы на обрывы. Впрочем, даже если они появились, исправить уже ничего нельзя, темно и датчики погребены под снегом. Но у нас-то на сейсмостанции еще хорошо: все работает "на автомате", а вот судьба всего полевого сезона решается на вибраторе.

Начинается решающий эксперимент. Лишь бы не сорвалось слежение! А это зависит только от искусства "наводчика" Саши Игнатьева, который одной рукояткой "держит" фазу двигателя, а другой – управляет амплитудой вибрации, регулируя относительные фазы дебалансов, чтобы не допустить срыва слежения из-за перегрузки по мощности на резонансе. Первый сеанс – срыв. Второй, третий – вроде нормально. Еще пара срывов и пара удачных. Наконец, Саша Игнатьев просит пощады. Устал.

Нас спрашивают по телефону, видим ли сигнал? А мы его не видим. Точнее, что-то есть, но какое-то очень уж непривычное. Перья контрольного перописца еле шевелятся, и не понять, сигнал это или так называемые "микросейсмы" – сейсмические шумы. Напомню, что станция выдает не обычные сейсмограммы, а их комплексные спектры, и понятный результат можно будет увидеть только по приезде на базу после обработки на Фурье-анализаторе.

Итак, делаем перерыв на чай. На вибраторе мощная электросеть, можно вскипятить воду, а у нас на сейсмостанции только аккумуляторы. Спрашивают по телефону: "Вам термос отправить? А то водители дежурной машины засиделись". Действительно, что им стоит слетать туда-сюда 15 км по гладкому проселку? Не отказываемся, ведь впереди еще целая ночь работы. Ждем машину.

И вдруг страшный удар чуть ни опрокидывает нашу автобудку. Чтобы экономить питание, мы сидим в полумраке и сначала ничего не можем понять. Наконец, замечаем – вырвана линия связи, вырвана "с корнем" прямо из разъема, который остался на месте, завинченный в аппаратурный блок. Естественно, связь исчезла. Полная изоляция. Все! Работа окончена. Сезон завершен. Полный "альбац"!

Минут через 20 подъезжает ГАЗ-66 – "дежурка". В свете фар нашей машины виден кабель, тянущийся за ней. Два веселых пацана выскакивают с термосом чая… Теперь становится все ясно! На радостях, что можно прокатиться, газанули с пробуксовкой, намотали кабель на задний мост, и даже не заметив, поволокли за собой 5-километровый хвост.

В полном унынии возвращаемся на базу, и без всякой надежды принимаемся за обработку записей. Само вычисление каждого сеанса зондирования длится минут 10, в процессе которого дискета с полевой записью (помните, про Тиграна Петросяна?) быстро вращается, многократно воспроизводя полевую запись на том же регистраторе, на котором была записана.. Результат вычислений записывается на фотоленту, которую надо проявлять. Обычно проявкой занимается техник, а в этот раз я сам, поскольку уже глубокая ночь. Результат виден уже в проявителе. От того, что я увидел при красном свете, буквально оцепенел: таких красивых сейсмограмм мы еще никогда не получали, а встречали только в учебниках! В результате, эту сейсмограмму я "запорол", просто любуясь, не веря себе, и забыв вовремя перекинуть в фиксаж.

Вот такой оказался неожиданно успешный финал у этого полевого сезона.

А в заключение несколько разрозненных пояснений, которые мне не удалось встроить в связный текст, созвучный оде Игоря Галкина.

В целом, с погодой нам повезло. Лето стояло сухое и перетекло в длинную безоблачную осень. Осеннее ночное небо так усыпано звездами, и они висят так низко, что кажется, можно дотянуться рукой. Даже ТУМАННОСТЬ АНДРОМЕДЫ видна невооруженным глазом, что и поразило нашего московского гостя. Увлечение Игоря – геофизика Луны. Он возит с собой проектор и слайд-фильм про американские лунные миссии и при удобном случае читает популярные лекции о Луне в сельских клубах. Такая лекция состоялась и в Патрушево. Сельский клуб был переполнен, и надо было видеть, с каким вниманием слушали ее сельчане! Даже пришедшие на танцы подвыпившие пацаны, поначалу возмущенные их отменой, потом сидели тихо как прилежные отличники.

Раздолье для грибников. Грибов масса, но особенно, шампиньонов на лугах. Местные жители считают их поганками и не трогают, равно как и дождевики (см. фото).

С началом сезона охоты выясняется, что все профессиональные геологи-геофизики – страстные охотники. Я даже подозреваю, что и профессию они выбирали по принципу удобства ее совмещения с ОХОТОЙ. Этим и объясняются и КОСУЛИ, и "ЗАЙЦЫ на полянке", а вот в светолучевом осциллографе дрожат, конечно, "ЗАЙЧИКИ".

4.5. Вибробратия

Прежде зря мы дни влачили,
А теперь трясем с утра,
Нам вручил ключи ЧИЧИНИН
От заветных тайн ВИБРА.

Для грядущего прогресса,
Чтоб не скучно было всем,
СЛАВА выдумал процессор –
Как бы миниЭВМ.

А из Томска, из Тольятти,
Услыхавши зов Земли,
Подвалили ВИБРОБРАТЬЯ
И "железа" навезли.

Как с ВАЛЕРОЙ приезжали
Восемь дюжих мужиков,
Печи в избах задрожали,
Подскочил удой коров.

Что из "Нефти", что из "Центра",
Хоть по нитке, да гуртом,
Хоть ГИДРАВЛИК, хоть ЭКСЦЕНТРИК –
Отчитаемся потом.

Грели ДИЗЕЛЬ спозаранку,
Ни вперед он, ни назад.
"ЗАЙЦЫ" скачут по полянке,
В осциллографе – дрожат.

От подъема до обеда
Неудачи режут нас,
Как ТУМАННОСТЬ АНДРОМЕДЫ
Непонятен РЕЗОНАНС.

Не вздыхай на облака ты,
И к доярочкам – ни-ни!
Обласкай ВИБРОЛОКАТОР
И платформу поверни.

ЗУБЬЯМ зябко, зубьям зыбко,
Зубы в такт не попадут,
Неужели тут ошибка,
АНАЛОГИИ все врут?

Не КОСУЛЬ гонять бы на ночь,
Эх, охоты б нам другой!
Мочи нету, слышь, САФЬЯНЫЧ!
КЕША! Нам пора домой!

Мораль (это про ВПЗ)

…Если включатся СИНХРОННО
Наши мысли и сердца,
Продеремся неуклонно
До заветного конца.

ВИБРОСВЕТА луч упорный
Понесется в СЕЙСМОМГЛЕ,
И Сибирская платформа
Затрясется на Земле.

Игорь Галкин,
сотрудник Института физики Земли АН СССР,
с. Патрушево, Новосибирская область,
1974 г.