Почему Германия вырвалась вперед к концу 1930-х?

[RA3CC]

К началу Второй мировой войны (1 сентября 1939 г.) Германия стала несомненным мировым лидером в области разработки и производства ВОЕННОЙ радиоаппаратуры. И тому были веские причины.

Кратко перечислю их, отсылая заинтересовавшихся к материалу голландца Артура Бауэра "The significance of German electronic engineering in the 1930s" (это название можно перевести как "Значимость немецкой инженерной мысли для развития радиотехники в 1930-е").

В 1920-е годы Германия ничем не выделялась среди других развитых стран в плане научных исследований и практического применения устройств для радиоприема и радиосвязи, хотя предпосылки к лидерству уже вызревали.

Сотрудники фирмы "Хешо" (Hermsdorf-Schomburg-Isolatoren-Gesellschaft) к концу 1920-х разработали новые типы керамических материалов на основе силиката магния, которые не содержали железа и имели очень малые потери на высоких частотах. Настолько малые, что разработчики даже не могли четко их измерить.

За дело взялся Лотар Роде, по нынешнему говоря, кандидат наук, работавший на кафедре своего научного руководителя в университете Йены. Роде вместе со своим другом Шварцем предложили способ измерения потерь в ВЧ-керамике, и этот эпизод послужил началом сотрудничества, в результате которого появилась существующая и поныне немецкая компания "Роде и Шварц".

На основе новых керамических материалов фирма "Хешо" разработала технологию изготовления катушек индуктивности с ВОЖЖЕНЫМИ проводниками из меди и серебра. Вот как выглядела такая катушка в пехотной радиостанции Feldfu.b2, работавшей на частотах 90,5...104,5 МГц:



Температурная стабильность вожженых катушек индуктивности была до 200 раз выше, чем у катушек, намотанных традиционным способом. Это создавало предпосылки для конструирования высокостабильных генераторов с плавной настройкой на очень высоких частотах, вплоть до 50 МГц.

К этой важной особенности немецкой военной аппаратуры времен войны --- повсеместному применению плавной настройки, а не кварцевой стабилизации --- мы еще вернемся, описав другие предпосылки создания высокостабильных параметрических генераторов. В этой области немцам не было равных вплоть до 1945 года.

В 1933 году на германском рынке появились керамические конденсаторы с нормированным ТКЕ (температурным коэффициентом емкости). Их производила та же фирма "Хешо" на основе диоксида титана. Повторить успех "Хешо" пытались многие, в том числе знаменитый "Филипс", но ни у кого это не получилось.

Именно эти (как правило, трубчатые) конденсаторы наряду с вожжеными катушками индуктивности применялись во всех параметрических генераторах немецкой военной радиоаппаратуры. Один из таких конденсаторов показан на только что приведенном фото.

* * *

Важнейшим достижением немецких инженеров (ИГ Фарбен) стало создание радиочастотных ферритовых материалов на основе карбонильного железа. Опуская подробности (их вы можете найти в работе Артура Бауэра), скажу лишь, что немцы могли производить, например, ферритовые сердечники Е-образной или Н-образной формы, всевозможные ферритовые горшки и проч. Такие ферритовые изделия применялись в контурах ВЧ и ПЧ, для создания компактных антенн авиационных радиопеленгаторов и т.д.

Вот, например, как выглядел фильтр ПЧ (3100 кГц) из приемника Е16, где использовались два ферритовых горшка:



В начале 1930-х были созданы новые пластические материалы, такие как бакелит (широко использовался для изготовления корпусов радиоаппаратуры и телефонов) и полистирол (хороший высокочастотный изолятор). Эти материалы применялись не только в Германии, но и в других странах, причем зачастую под названиями, совершенно не похожими на немецкие. Например, материал на основе полистирола в Германии назывался "Тролитул", в США - "Виктрон", а в Англии - "Дистрен".

* * *

Но вернемся к предпосылкам создания в Германии высокостабильных генераторов с плавной настройкой. На этом настаивало нацистское руководство, пришедшее к власти в январе 1933 года. Политика нацистов в области вооружений (включая и средства военной радиосвязи) заключалась в максимальной опоре на собственные силы.

Немецким радиоинженерам было разъяснено, что ориентироваться на генераторы с кварцевой стабилизацией частоты Германия, в отличие от США, не должна. Хотя бы потому, что с началом войны (а борьба за расширение жизненного пространства была принципиальной политикой Гитлера) Германия наверняка окажется отрезанной от той же Бразилии, откуда поставлялся хрусталь, необходимый для изготовления радиотехнических кварцевых пластин.

И немецкие радиоинженеры делом ответили на этот призыв, хотя только наличия катушек индуктивности с вожженым серебром и керамических конденсаторов с нормированным ТКЕ для создания высокостабильных параметрических генераторов было еще недостаточно.

* * *

Узким местом в производстве радиоаппаратуры была традиционная ориентация на плоские шасси, поверх которых размещались радиолампы, контура и прочие компоненты. При таком подходе на каждом из этапов от монтажа до настройки радиоаппарата с ним мог работать только один человек. Кроме того, возможности улучшения экранировки и повышения механической стабильности конструкции при традиционном подходе были крайне ограниченны.

Новое решение в области создания шасси появилось, когда фирма "Лоренц" в содружестве с фирмой "Мале", известным изготовителем поршней для автомобильных моторов, внедрила в конце 1930-х порошковое литье на основе магниево-алюминиевых смесей. Эта технология позволяла изготавливать шасси радиоаппаратуры самых причудливых форм и очертаний, причем с микронной точностью.

Это стало революцией в производстве немецкой военной радиоаппаратуры. Теперь можно было разрабатывать трехмерные(!!) конструкции, состоящие из нескольких модулей, связанных между собой быстро разнимающимися контактными колодками.

В качестве примера покажу радиостанцию самолета-истребителя FuG 16 (извините, не пехотную) производства фирмы "Лоренц". Именно эта фирма особенно любила 3-мерный монтаж. Вот общий вид радиостанции, которая состояла из трех больших модулей -- приемника Е16, блока управления BG16 и передатчика S16:



Кроме комплектной радиостанции FuG 16, у нас имеется основная часть ее приемника Е16, состоящая из блоков 1, 2 и 3:



УНЧ приемника (блок 4) на этом фото отсутствует, потому что он крепится к основному шасси радиостанции отдельно:



Вот схема приемника Е16, где показаны только блоки 2, 3 и 4. Блок 1 (передняя панель с механикой), как не имеющий электронной начинки, на схеме не выделен:



Кто хочет, может сравнить эту схему и конструктив с нашим КВ приемником РСИ-4А, которым до самого конца войны оснащались истребители Красной Армии...

* * *

Мы несколько отклонились от "пехотной" темы, но это только чтобы проиллюстрировать, как выглядел 3-мерный монтаж в модулях, отлитых из немецкого сплава "Электрон". Эти модули обеспечивали и механическую стабильность аппаратуры, и надежную экранировку между каскадами.

Вот еще одно фото внутренностей приемника Е16, который работал на частотах 38,5...42,3 МГц. Красная стрелка указывает на катушку индуктивности в блоке гетеродина:



А вот как выглядел блок гетеродина нашей пехотной радиостанции РБС, работавшей примерно на тех же частотах (33,25...40,5 МГц):



Не удивительно, что РБС (они же 4-Р) запомнились нашим ветеранам войны прежде всего своей нестабильностью...

* * *

Технология порошкового литья использовалась немцами и для отливки корпусов блоков КПЕ. В этих блоках применялись керамические оси, закрепленные в шарикоподшипниках, а на осях располагались прочные пластины ротора, выдерживавшие вибрацию и самолета, и танка. У нас похожие блоки КПЕ применялись в послевоенных УКВ радиостанциях Р-108 и Р-109, и они хорошо знакомы тем, кто своими руками строил трансиверы UW3DI.

А вот как выглядел 4-секционный блок КПЕ приемника Е16 бортовой УКВ радиостанции FuG16, работавшей в диапазоне 38,5...42,3 МГц:



Так что у немцев были все предпосылки, чтобы конструировать высокостабильную военную аппаратуру с плавным диапазоном как минимум до 50 МГц. И они эти возможности использовали на полную катушку, тем более, что в 1935 году их инженеры получили в свое распоряжение специальные военные радиолампы, которые в литературе называют "Радиолампы Вермахта" (Wehrmacht Roehren).

Не вдаваясь в детали, скажу лишь, что к концу войны таких военных радиоламп насчитывалось около 300 типов, включавших не только приемно-усилительные и генераторные, но и магнетроны, электронно-лучевые трубки и т.д. Вот картинка из упомянутого выше материала Артура Бауэра, где изображены три радиолампы, пользовавшиеся большой популярностью у разработчиков немецкой военной аппаратуры:



Но наряду с этими военными радиолампами Вермахт использовал и обычные гражданские лампы, правда, применяя к ним процедуры военной приемки:



На фотографии одной из ячеек нашей экспозиции видны, например, две серебристые лампы гражданских моделей RENS 1234 и CCH1. Если военные нуждались в таких радиолампах, они подвергались специальной проверке и на них наносились те или иные штампы военной приемки (см. пояснения на сайте Радиомузея РКК).

* * *

Повторить после войны радиолампы Вермахта, в том числе самую распространенную из них, пентод RV 12 P2000, так никому не удалось. Хотя в ГДР эти лампы какое-то время и выпускались, но, очевидно, с использованием военных запасов.

Поэтому не удалось скопировать и большинство немецких приемников и радиостанций времен войны. Это было куда сложнее, чем копировать тот же Super-Pro американской фирмы "Хаммерлунд". Там хоть радиолампы были октальные, те самые, что наши заводы уже производили.

А вот попытка сделать копию приемника "Кёльн" Е 52 на советских радиолампах привела к появлению приемника Р-310, который по размерам был существенно больше, чем "Кёльн", а по качеству и удобству работы до "Кёльна" не дотягивал...

Хотя кое-что немецкое мы скопировали достаточно успешно. Например, наша КВ радиостанция Р-104 образца 1949 года не только внешне напоминала немецкую 15-ваттную радиостанцию 15 W.S.E образца 1939 года, но даже промежуточную частоту имела такую же, как у немецкого прототипа --- 690 кГц.

Так что немецкий радиопром времен войны вне всякого сомнения оставил свой след в послевоенных разработках радиосредств для Советской Армии...

[ER4DF]

Уж больно вот та лампа LS-5O с панелькой на ГУ-50 смахивает... и разница во времени небольшая...

[RA3CC]

Я решил выделить в отдельную тему мое сообщение "Почему Германия вырвалась вперед к концу 1930-х?". Ранее оно было частью темы "Пехотные радиостанции Вермахта".

Причины такого выделения очевидны. Во-первых, сообщение само по себе получилось достаточно длинным. Во-вторых, иллюстрации к заявленной теме всё больше из области авиационных, а не пехотных радиостанций.

В теме "Почему Германия вырвалась..." я намерен еще кое-что добавить про развитие немецкой военной радиотехники, тогда как в теме "Пехотные радиостанции Вермахта" речь далее пойдет и о радиосредствах мотопехоты, и, возможно, в целом о подвижных наземных комплектах немецких радиосредств...

[RA3BA]

Отличный и весьма познавательный обзор! С большим удовольствием ознакомился.

[US2IZ]

Кстати, исполнение FuG-16 очень мне что-то напоминает... Не Р-123 потом? Во всяком случае, блок гетеродина, его стойки, колодки, силуминовый корпус ну прям 1:1

[RA3CC]

Уж больно вот та лампа LS-5O с панелькой на ГУ-50 смахивает...

Да, по своим параметрам наша ГУ-50 была действительно близка к немецкому пентоду LS50, который использовался в аппаратуре Люфтваффе.

Однако конструкция ГУ-50 была позаимствована с других моделей немецких радиоламп. Это касается способа фиксации лампы в панельке. У LS50 был металлический ключ, похожий на ключи американских (и советских) октальных радиоламп, только больше по размерам:



А наша ГУ-50 фиксировалась за счет прилива на стеклянном баллоне, который входил в паз металлического держателя, жестко скрепленного с панелькой. Примерно так, как у немецкого пентода LV3:



Кроме LV3, похожие приливы на стеклянных баллонах были, например, у LV13 и LV18. А совсем близко похожим на нашу ГУ-50 в смысле конструкции баллона был кенотрон LG12:



Всё это радиолампы Люфтваффе (названия начинаются с "L"). Среди радиоламп для сухопутных войск, названия которых начинаются с "R", ламп с баллонами, похожими на ГУ-50, я не нашел.

Должен сказать, что я несколько погорячился, когда сказал, что никакие радиолампы Вермахта так и не были повторены после войны. Надо было сказать корректнее --- никакие из наиболее распространенных приемно-усилительных ламп.

Что касается генераторных ламп, то про нашу ГУ-50 и ее немецкие прототипы мы только что говорили. А вот еще более разительный пример --- немецкий генераторный пентод RS384 и наша ГУ-80. Эта "сладкая парочка" занимает отдельную ячейку в экспозиции Радиомузея РКК:



Я очень зауважал нашу ГУ-80 после своей шикотанской эпопеи, где под позывным UA0FGM с 1972-го по 1975-й успешно боролся с японцами в разных контестах. Тогда мы вместе с UW3DI (не трансивером, а реальным человеком, Кудрявцевым Юрием Николаевичем) изготовили "секретное оружие" в виде мощного каскада на ГУ-80, которую раскачивали в катод с другого мощного каскада на ГУ-34.

На анод подавали 3 киловольта и выставляли анодный ток ровно 1 ампер. К этим трем киловаттам добавлялись 600 ватт раскачки от ГУ-34, так что в антенне я имел около 2 кВт. Наша ГУ-80 работала с красным анодом, но 48-часовой контест выдерживала. После чего я шел на радиостанцию рыбокомбината "Островной" за новыми лампами...

И вот где-то в 2005-м я выиграл на американском eBay ту самую лампу RS384 с панелькой, что сейчас выставлена в нашем музее. До этого я как-то не обращал внимания на мощные немецкие лампы, а тут вдруг увидел точную копию нашей ГУ-80. Только у нас анод графитовый, а у немцев был клепаный металлический.

Честно говоря, меня эта находка больше расстроила, чем обрадовала. Я ведь столько лет в душе гордился нашим радиопромом, сумевшим разработать эту замечательную ГУ-80. А тут на тебе, оказывается, точно такая же лампа появилась у немцев на 15 лет раньше нашей...

[R3MM]

Я ведь столько лет в душе гордился нашим радиопромом, сумевшим разработать эту замечательную ГУ-80. А тут на тебе, оказывается, точно такая же лампа появилась у немцев на 15 лет раньше нашей...

На отличие материала анода то же обратил внимание при посещении музея.
Предполагаю, что графит все же не самый лучший материал для анода, а у каких либо немецких генераторных ламп были аноды из графита? Графит это развитие в области разработки мощных генераторных ламп или наоборот вынужденная мера советской послевоенной промышленности?
Валерий Борисович, тема ГУ-80 (ГУ-81) наверняка интересна многим радиолюбителям, у Вас есть электрические данные на лампу RS384 что бы можно было сравнить их с ГУ-80.

[RA3CC]

...у Вас есть электрические данные на лампу RS384 что бы можно было сравнить их с ГУ-80.

Да, есть. Вот посмотрите на краткую сводку параметров RS 384 (там всё по-немецки, но надеюсь, специалисту всё будет понятно):



Есть еще 4 листа (тоже на немецком), где параметры даны более подробно, даже есть разные графики. Но боюсь, что для Интернета там шрифт мелковат. Вот первый из этих листов:

[UT3IM]

И кому тут что не ясно ? Как и с полтинниками ?

[R3MM]

Интересны детали.
"Мир намного интереснее нежели он нам кажется". (С)

[UB3GAJ]

Предполагаю, что графит все же не самый лучший материал для анода, а у каких либо немецких генераторных ламп были аноды из графита? Графит это развитие в области разработки мощных генераторных ламп или наоборот вынужденная мера советской послевоенной промышленности?

Графит - очень тугоплавкий материал даже лучше вольфрама. Аноды мощных ламп сильно греются (а если перегрузить - плавятся). Значит анод должен быть тугоплавким. Охлаждение анода лампы типа ГУ-81 происходит за счёт лучистого излучения (в лампе вакуум - он не проводит тепло). Графит - чёрный, а чёрное тело лучще излучает тепло. Графит - хороший проводник электричества. Поэтому графит - очень хороший материал для анода.
Другое дело, когда появилась технология изготовления фасонных графитовых деталей?
У немцев такая технология во время войны уже была. Т.к на ракете ФАУ-2 были графитовые газовые рули, но RS 384 - довоенная разработка. Видимо технология появилась только во время войны.

[UA3WFO]

Название темы: "Почему Германия вырвалась вперёд..." уводит наши догадки в область преимуществ государственного строя Германии в те годы. Голландец Артур Бауэр более точен в формулировках:" Значимость немецкой инженерной мысли...."

[RA3CC]

...Голландец Артур Бауэр более точен в формулировках: "Значимость немецкой инженерной мысли...."

Ну так в чем проблема?! Читайте Артура Бауэра, и все дела...

[R3MM]

Графит - очень тугоплавкий материал даже лучше вольфрама.

Это известно всем, но тем не менее дальнейшего развития аноды из графита не получили. В слудующих разработках генераторных ламп подобных ГУ-80, анод металлический, пример лампа ГУ-46.
Для информации, в лампе ГУ-81М с графитовым анодом, используется около 51 г. вольфрама трех разных марок.

[RA3CC]

Информирую тех, кому интересна данная тема, что я только что вставил в основной ее текст две дополнительные иллюстрации, показанные ниже:





Мы основательно разобрали имеющийся у нас дубликат приемника Е16 и отсняли механизм задания четырех фиксированных частот, блок конденсаторов переменной емкости и один из контуров ПЧ (3100 кГц), выполненный на двух ферритовых горшках.

Получилось более 20 фото, которые я хочу показать в новой теме под названием "FuG 16 - бортовая УКВ радиостанция". Эта тема появится на форуме еще сегодня, 27 октября.