История отечественного приборостроения

4.1. Общий обзор

В дореволюционной России отсутствовало приборостроение как отрасль промышленности. После Октябрьской революции для преобразования технически отсталой страны в передовую индустриальную державу с механизированным сельским хозяйством необходимо было создавать мощную энергетическую базу. И эта база была создана в результате реализации плана электрификации России (ГОЭЛРО).

Указанным планом предусматривалось строительство 30 районных элект­ростанций, обеспечивающих индустриальное развитие основных экономических районов страны.

Сооружение электростанций и энергосистем, электрификация промышленности, транспорта и других отраслей народного хозяйства потребовали соответствующего развития не только энергетического машиностроения и электропромышленности, но также и приборостроения.

В первую очередь потребовались электроизмерительные приборы, без которых невозможна работа электрических установок. Даже простейших амперметров, вольтметров и счетчиков электроэнергии не хватало. Поэтому в 1920 году на Петроградских заводах слаботочной электроаппаратуры им. Козицкого и им. Кулакова было организовано производство электроизмерительных приборов.

Электроприборостроительной промышленности в царской России как таковой не существовало. Имелись только мелкосерийные производства на неболь­ших предприятиях фирм «Сименс и Гальске», «НК Гейслер», «Эриксон» (сборка из деталей, получаемых из-за рубежа).

Первое в СССР крупное предприятие, специализирующееся на производстве электроизмерительной аппаратуры, — завод «Электроприбор» (г. Ленинград) — вошел в строй в 1927 г. Здесь впервые в мире была организована конвейерная сборка приборов. Для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на заво­де «Электроприбор» (г. Ленинград) в 1930 г. была создана Отраслевая лаборато­рия измерений (ОЛИЗ).

За первое десятилетие заводом было освоено производство электросчетчиков различных типов, щитовых электроизмерительных приборов для измерения тока, напряжения, частоты, мощности и др.

По инициативе известного русского электротехника М.А. Шателена в 1925-1927 гг. в ряде высших учебных заведений началось преподавание курса электрических измерений.

Значительный вклад в подготовку кадров для электроприборостроительной промышленности внес Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина. При электротехническом факультете этого института в 1929 г. была организована кафедра электроизмерительной техники, являвшаяся в свое время единственной школой, где готовились приборостроители — будущие конструкторы и исследователи. Сотрудники кафедры под руководством Е.Г. Шрамкова одновременно повели большую научно-исследовательскую работу в области электрических и магнитных измерений, определявшую фундаментальные основы теории электрических измерений.

В январе 1941 г. на базе коллектива ОЛИЗ был по решению Правительства СССР создан Всесоюзный институт приборостроения (ВИЭП).  В конце тридцатых годов вступает в строй Киевский завод КЗЭТА (в последующем «Точэлектроприбор»). В 1939 г. в г. Львове начали работать заводы «Контакт» и «Теплоконтроль». Среди других предприятий, занимавшихся в предвоенные годы производством электроизмерительных приборов, были  «Электроизмеритель» (г. Москва), «Электросчетчик» (г. Мытищи), «Электроаппарат» и «Пирометр» (г. Ленинград), завод «Агроприбор»  Наркомзема СССР, завод им. Фрунзе (г. Горький), Харьковский электротехнический завод (ХЭЛЗ), завод Института физического приборостроения (г. Ленинград), а также специализированные приборостроительные мастерские Электротехнического института (г. Ленинград), Харьковского электротехнического института (ХЭТИ), Ленинградского химико-технологического института, Ленинградского электротехнического техникума, Ленинградского треста «Теплоконтроль» и другие. Всего до 1941 года в СССР производством электроизмерительных приборов занимались 25 предприятий.

Увеличение мощностей, а соответственно и объемов производства электроизмерительных приборов сопровождалось значительным расширением их номенклатуры и повышением технических характеристик. Была создана большая гамма приборов, позволяющих измерение разнообразных неэлектрических величин путем их предварительного преобразования в электрические. Появилось целое научное направление по созданию первичных преобразователей (датчиков).

С развитием в стране энерговооруженности интенсивно возрастало и число теплосиловых установок, и их мощности в электроэнергетике, добывающей и обрабатывающей промышленности, коммунальном хозяйстве, на транспорте, что, в свою очередь, требовало большого числа приборов для контроля давления, расходов, температуры и других теплоэнергетических параметров.

Теплообменные процессы в химической, нефтеперерабатывающей промышленности, металлургии, машиностроении и ряде других отраслей нуждались в автоматическом регулировании и специальных регуляторах. Все это вызвало необходимость создания специальных лабораторий, конструкторских бюро и опытных производств контрольно-измерительных приборов (КИП) и лабораторий автоматики в научно-исследовательских институтах и на крупных предприятиях. В начале 30-х годов лаборатории автоматики с экспериментально-производственными мастерскими уже работали во Всесоюзном электротехническом институте (ВЭИ), Всесоюзном теплотехническом институте (ВТИ), Центральном котлотурбинном институте (ЦКТИ), Всесоюзном институте гидравлических машин (ВИГМ), Всесоюзном институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ), Академии коммунального хозяйства (АКХ). Они создали много важных и нужных приборов и регуляторов, которые изготавливались мелкими сериями, а их применение открывало широкие возможности и перспективы автоматизации производственных процессов.

В 1918 г. был создан Государственный оптический институт (ГОИ) и организовано производство оптического стекла и оптико-механических приборов. В 1927 году молодое советское государство смогло прекратить импорт оптического стекла из-за границы. В 1925 году был создан Государственный трест оптико-механической промышленности, преобразованный в 1930 году во Всесоюзное объединение оптико-механической промышленности (ВООМП). В 1932 году, через два года после создания ВООМП, объем производства приборов на его заводах увеличился более чем в 10 раз по сравнению с 1926 годом.

Для промышленных производств, связанных с процессом горения химических, термических и термохимических процессов, требовались в значительных количествах приборы измерения, контроля и регулирования. В ряде научно-исследовательских институтов, крупных предприятий были организованы специальные лаборатории, конструкторские бюро и опытные производства для создания приборной техники.

В Москве, на старейшем заводе «Манометр», наряду с выпуском простейших пружинных манометров в середине 20-х годов началось освоение новой гаммы приборов промышленного контроля.

В 1933 году из действующего московского завода «Авиаприбор» выделил­ся самостоятельный завод точных измерительных приборов — «Тизприбор». В Ленинграде в 1929 году создается завод «Термоприбор», а в 1932 году на его базе — завод «Пирометр». В этом же году создается Ленинградский институт пирометрии.

В эти же годы организуются производства приборов для авиации, морского флота, связи. Строятся часовые заводы.

Не менее важной проблемой для успешного развития зарождающейся индустрии страны являлась задача обеспечения промышленных предприятий приборами промышленного контроля. В этих целях уже в 1919г. в Москве на базе мелких предприятий и мастерских был создан завод «Авиаприбор», специализировавшийся на выпуске данной группы приборов. Как уже упоминалось, в 1929 году в Ленинграде был создан завод «Теплоконтроль», который освоил производство газоанализаторов, мутномеров, пылемеров, тягомеров и других видов приборов промышленного контроля.

В 1933 году из завода «Авиаприбор» выделился завод точных измеритель­ных приборов «Тизприбор», который начал производить дифманометры типа кольцевых весов и приборы для нефтяной промышленности. В 1936 г. этот завод освоил производство ртутных поплавковых дифманометров местного и дистанционного действия, манометрических термометров и пневматических регуляторов, а также ряд тепловых показывающих и самопишущих приборов.

В связи с дефицитом приборов для контроля высоких температур в 1929 г. в г. Ленинграде был введен в строй завод «Теплоэлектроприбор», а в 1932 году на его базе созданы завод «Пирометр» и Ленинградский институт пирометрии.

В 1934 г. на базе мастерских института промэнергетики в г. Харькове был создан завод «Теплоавтомат» по производству гидравлических систем автоматического регулирования процессов горения в паровых котлах. «Теплоавтомат» стал первым в Советском Союзе заводом, который еще в 30-е годы оснастил крупные электростанции того времени автоматическими системами регулирования. Наряду с этими системами завод начал в те годы поставлять автоматику для мартеновских печей, прокатных станов, морского флота и т.д.

Уже в конце 30-х годов заводы «Тизприбор», «Манометр», «Пирометр», «Теплоприбор», «Теплоавтомат» и трест «Теплоконтроль» с его предприятиями в значительной мере обеспечивали потребность в приборах теплотехнического контроля и автоматического регулирования.

Если потребность энергетики к концу 30-х годов в электроизмерительных и теплоизмерительных приборах и регуляторах в основном удовлетворялась, то в металлургии, химической, пищевой и других отраслях дело обстояло несколько хуже. Отставание развития отечественного приборостроения от быстро растущей потребности народного хозяйства в приборах и средствах автоматизации вызвало необходимость создания и развития отраслевого приборостроения.

В химической промышленности при Институте азота в конце 30-х годов была организована самостоятельная лаборатория контрольно-измерительных приборов и автоматики, которая в послевоенные годы выросла в Особое конструкторское бюро автоматики (ОКБА) с многочисленными филиалами и развитым производством специальных физико-химических приборов.

Подобные организации и предприятия были созданы и в других отраслях, и в первую очередь — отраслях оборонного значения (Авиапром, Судпром и др.), что имело большое значение для этих отраслей.

Дальнейшее развитие технологических процессов в металлургии, химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической, пищевой и других отраслях народного хозяйства потребовало использования новых, более совершенных методов и средств контроля и регулирования, основанных на автоматическом определении состава и структуры производимых высококачественных материалов и продуктов. Началось создание потенциометрических, кондуктометрических, фотоэлектрических, рентгеновских и других приборов промышленного физико-химического контроля и анализа. Появились спектральные, полярографические, хроматографические многокомпонентные аналитические установки. Разработка и производство таких сложных устройств потребовали создания соответствующих исследовательских лабораторий, конструкторских бюро и специализированных приборостроительных заводов.

Прогресс советского машиностроения был бы невозможен без испытательной техники и специализированных приборов, обеспечивающих точное определение механических свойств материалов и надежности конструкции в процессе разработки, изготовления и эксплуатации новых машин, материалов и сооружений. Поэтому неотложной задачей стало создание испытательных приборов и устройств, воспроизводящих в искусственных условиях разнообразные режимы нагружения материалов и конструкций, измерения их деформации и прочностных характеристик.

В довоенный период разработкой этих весоизмерительных приборов и испытательных машин занималось Московское экспериментально-конструкторское бюро, которое в 1939 г. было реорганизовано в Центральную научно-исследовательскую лабораторию (ЦНИЛмервес), а их производством — Московский экспериментальный завод испытательных машин и весов (МЭЗИМиВ).

К началу Великой Отечественной войны предприятиями приборостроения был освоен выпуск сложных приборов, не уступающих по своим характеристикам заграничным аналогам. В годы 1-й пятилетки (1929-1932 гг.) в составе ВСНХ (Высшего совета народного хозяйства) были организованы четыре объединения по выпуску мер и весов, электроизмерительных оптико-механических и теплоизмерительных приборов. Большинство приборостроительных заводов располагалось в европейской части Советского Союза (в том числе 18 в Москве и Ленинграде). В конце 30-х годов заводы-дублеры были построены на востоке страны. Однако объем выпуска приборов все еще не удовлетворял потребности народного хозяйства и обороны и как самостоятельная отрасль приборостроение до начала Второй мировой войны сформироваться не успело.

Мирный труд советских людей был нарушен 22 июня 1941 года нападением фашистской Германии.

С июля по декабрь 1941 года в связи с угрозой вражеской оккупации из европейской части было эвакуировано 2593 предприятия. В 1942 году все они полностью вошли в строй действующих.

В годы войны все приборостроительные заводы переключились на производство изделий оборонного значения: мин, взрывателей, специальных часовых механизмов, радиостанций, аппаратуры для нужд авиации, флота, танковой и артиллеристской промышленности.

Война окончилась, и в 1946 году было образовано Министерство машиностроения и приборостроения СССР, в которое и вошли приборостроительные предприятия.

Восстанавливалось производство, развивалась наука, и все это требовало, в свою очередь, развития отрасли приборостроения, определяющей в значительной мере научно-технический потенциал страны.

В 1956 году было создано Министерство приборостроения и средств автоматизации. В этом же году было принято постановление «О развитии промышленности приборостроения и средств автоматизации», которым предусматривалось в течении 1956-1960 гг. построить 28 новых и реконструировать 17 действующих приборостроительных предприятий.

Принятые решения позволили увеличить объем выпуска приборной продукции в 1960 г. 3,2 раза по сравнению с 1955 годом.

В 1965 году было создано министерство приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР (Минприбор СССР). К концу 80-х годов в приборостроительной области насчитывалось свыше 620 предприятий и организаций с общей численностью работающих около 1 млн. человек.

Работы в приборостроительной отрасли велись по многим направлениям. Некоторые из этих направлений рассмотрены ниже.

4.2. Научные и аналитические приборы

В дореволюционной России и в первые десятилетия образования СССР простейшие газоаналитические приборы для научных и промышленных целей производились в основном в лабораториях институтов или на промышленных предприятиях для их нужд. В 40-50-е годы в Академии наук СССР и на крупных предприятиях газоаналитического профиля создаются группы и конструкторское бюро по разработке приборов этого направления. Так, в 1949 году Минхимпромом СССР было организовано Опытно-конструкторское бюро автоматики (ОКБА), которое в 1979 год стало головной организацией созданного научно-производственного объединения «Химавтоматика», призванного выполнять основной объем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ отрасли. В состав НПО в дальнейшем вошло 20 предприятий, расположенных в местах сосредоточения химических производств. К концу 60-х годов в СССР разработкой и производством газоаналитической аппаратуры занимались уже десятки организаций и предприятий Академии наук, Министерства приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР, Министерства химической промышленности СССР, Министерств черной и цветной металлургии СССР. Значительно расширились и физические принципы, положенные в основу разрабатываемой аппаратуры: ультрафиолет, магнитные свойства, термохимия, термокондуктометрия и др.

В СССР сложились в основном две крупные структуры, занимавшиеся разработкой и производством масс-спектрометров: КБ аналитического приборостроения Академии наук СССР (г. Ленинград) со своими заводами и опытным производством и Сумской завод электронных микроскопов. В 70-е годы к производству статических масс-спектрометров был подключен Завод научных приборов, г. Орел. Курировала вопросы разработки, производства и исследовательских работ созданная в 1953 году Комиссия по масс-спектрометрии Академии наук СССР.

Самая заметная роль в оснащении отечественной промышленности и научно-исследовательских организаций рентгеновской аппаратурой различного назначения принадлежит КБ рентгеновской аппаратуры, г. Ленинград, с опытным заводом и заводом «Красный Октябрь», г. Одесса, позднее вошедшими в научно-производственное объединение «Буревестник». В 70-е годы серийным производством научной и промышленной рентгеновской техники начал заниматься вновь построенный для этих целей Завод научных приборов, г. Орел. Разработку и поставку рентгеновских трубок для приборов осуществляло объединение «Светлана», г. Ленинград.

Новым этапом в развитии отечественного рентгеновского приборостроения явилось создание СКБ рентгеновской аппаратуры (СКБ РА) при Совете народного хозяйства СССР.

Для регистрации углового положения образца в момент возникновения дифракции и направления дифрагированных рентгеновских лучей используется гониометрическое устройство (гониометр). Совокупность рентгеновского источника излучения и гониометра со счетчиком квантов называют рентгеновским дифрактометром. Отечественной промышленностью разработаны, освоены и поставлены на серийное производство (НПО «Буревестник», г. Ленинград) серии дифрактометров общего назначения ДРОН и ряд других, предназначенных для специализированного применения (изучение структуры поликристаллов, монокристаллов, биологических объектов и др.).

В 1979-1980 гг. на базе ВНИИКАнефтегаз создается Всесоюзный научно-исследовательский институт хроматографии (ВНИИхром) с подчинением Министерству приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР, который координировал основные научные разработки по хроматографии в СССР. Разработкой хроматографов и мелкосерийным их производством занимались также организации Академии наук СССР, прежде всего СКВ аналитического приборостроения, г. Ленинград. Серийное производство газовых хроматографов было сосредоточено главным образом на заводах «Хроматограф» и «Манометр», г. Москва и ОКБА НПО «Химавтоматика», г. Дзержинск (позднее ОАО «Цвет»). Наиболее яркое достижение ВНИИхром — это создание портативного автоматического газового хроматографа «Сигма» для космических станций «Венера-12» (1979 год), «Венера-13» и «Венера-14» (1982 год). ОАО «Цвет» в период с 1958 по 1996 год разработало более 100 моделей и модификаций хроматографов и выпустило более 30 тысяч приборов для поставки в организации России, стран ближнего и дальнего зарубежья.

Разработка и единичное производство жидкостных хроматографов до 1981 года были сосредоточены в организациях Академии наук СССР. К серийному их производству с 1981 года был подключен Орловский завод научных приборов, и выпуск хроматографов модели «Милихром» на базе разработок Сибирского отделения АН СССР был доведен до 700-800 штук в год. Постановка на серийное производство этой автоматизированной и простой в обслуживании модели позволила оснастить научные организации и предприятия биохимии, химии, биологии, медицины современной аппаратурой.

При создании министерства в 1965 г. наряду с другими производственными профильными главными управлениями, было организовано самостоятельное главное управление по производству аналитических и вторичных электронных приборов — Главаналитприбор.

В состав Главаналитприбора вошли: Ленинградское объединение «Буревестник», Тбилисский всесоюзный научно-исследовательский институт аналитической техники, Тбилисский опытный завод аналитических приборов, Киевский завод аналитических приборов, Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (г. Киев), Винницкий завод газоанализаторов, Карельский завод измерительных приборов, Гомельское специальное конструкторско-технологическое бюро аналитического приборостроения (СКТБ АП), Горийский опытный завод аналитических приборов (г. Гори), Джварский опытный завод аналитических приборов (г. Джвари Груз. ССР), Ленинаканский опытный завод аналитических приборов, Опытный завод «Лентеплоприбор» (г.Ленинград), Львовский завод биофизических приборов, Могилев-Подольский приборостроительный завод, Московский завод «Манометр», завод «Мукачевприбор» (г. Мукачево), завод «Ужгородприбор» (г. Ужгород), СКВ средств аналитической техники (СКВ САТ, г. Ужгород), завод комплектных лабораторий (г. Мукачево), Нальчикский завод «Севкавэлектроприбор», Опытный завод «Красный Октябрь» (г. Одесса), Смоленский завод «Аналитприбор», Сумской завод электронных микроскопов, Выруский завод газоанализаторов (г. Выру) и Тартусский приборостроительный завод.

На период образования министерства потребность народного хозяйства в аналитических приборах удовлетворялась слабо. Не хватало газоанализаторов, в том числе для контроля содержания компонентов в выбросах промышленных предприятий и транспорта, приборов для анализа составов жидких сред, для контроля содержания легирующих элементов в сплавах и сыпучих материалах, промышленных масс-спектрометров, агрохимических лабораторий и т.д.

Поэтому одной из первейших задач руководства министерства стала разработка и реализация мер, направленных на развитие мощностей и увеличение выпуска аналитических приборов.

Не менее важной была проблема развития научных организаций, работающих в области аналитического приборостроения, обновление номенклатуры выпускаемых изделий и поиск принципиально новых методов измерений параметров вещества в газообразном, жидком или твердом агрегатном состоянии. Эту задачу Минприбор СССР начал решать совместно с научными организациями Академии наук СССР и институтами смежных отраслей.

Большая часть организаций и предприятий Главаналитприбора были реконструированы, и на их основе созданы научно-производственные или производственные объединения.

С 1965 по 1985 год были построены новые научные и производственные корпуса НПО «Буревестник» (Ленинград), Тбилисского НПО «Аналитприбор», Смоленского ПО «Аналитприбор», Московского завода «Манометр» и т.д. Уточнена специализация научных организаций и предприятий.

Основная нагрузка по разработке и выпуску аналитических приборов, естественно, легла на ведущие научно-производственные и производственные объединения Главаналитприбора.

В структуре Минприбора СССР функционировало более 20 научно-производственных и производственных объединений, специализирующихся на разработке и поставке отраслям народного хозяйства приборной техники аналитического профиля.

Они имели уже достаточно мощную исследовательскую базу, конструкторско-технологические службы для разработки и освоения новой продукции, а также оснащенные современным оборудованием и средствами механизации производственные подразделения для ее серийного выпуска. Ленинградское научно-производственное объединение «Буревестник» специализировалось на разработке и производстве аналитических и научных приборов и устройств для исследовательских и производственных нужд: изучение структуры компонентов при различных температурных перепадах, анализ состава жидких сред, контроль содержания легирующих элементов в сплавах и сыпучих материалах, сепарирование алмазосодержащих руд, автоматизация процессов пробоподготовки и лабораторной технологии.

Тбилисское научно-производственное объединение «Аналитприбор» было ориентировано на разработку и производство приборов и систем для определения состава жидких компонентов, комплектных лабораторий, оснащенных аналитической и измерительной техникой и оргсредствами для анализа состава почв, кормов и растений, поставляемых региональным станциям; разнообразных приборов для контроля качества сельскохозяйственной продукции; измерителей скорости движения автомобильного и железнодорожного транспорта; спектрофотометрических преобразователей; приборов и систем контроля поверхностных и сточных вод; ионоселективных электродов различных модификаций и других устройств для расширения диапазона анализа жидких сред.

Киевское научно-производственное объединение «Аналитприбор» определилось как головное предприятие по разработке и производству приборов анализа газовых компонентов, их содержания в выбросах промышленных предприятий и автомобильного транспорта, атмосферном воздухе (в том числе различных ядовитых веществ), в химических и нефтехимических производствах, газодобывающем и газоперерабатывающем комплексе.

Основная специализация Смоленского производственного объединения «Аналитприбор» — разработка и производство приборов и аналитических систем для нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплекса, для контроля окружающей среды, атмосферы замкнутых объемов, выхлопных газов автотранспорта, выбросов промышленных предприятий.

Орловское производственное объединение «Научприбор» было создано в 70-е годы для производства уникальной аппаратуры длянаучных исследований твердых, жидких и газообразных веществ (различного типа камеры-приставки к рентгеноструктурным аппаратам для исследования материалов при низких и высоких температурах, условиях вакуума; масс-спектрометры для анализа твердых материалов и газовых компонентов, изучения свойств изотопов; жидкостные хроматографы с широким диапазоном параметров для применения в биохимии, медицине и т.д.); промышленных рентгеновских спектрометров для анализа состава сталей, сплавов и сыпучих компонентов; диагностических приборов и систем для медицины.

Специализацией Сумского производственного объединения «Электрон» стала разработка и производство электронных микроскопов для научных исследований и промышленных масс-спектрометров различного применения.

Промышленные хроматографы и автоматизированные системы на их основе стали разрабатывать и выпускать московские заводы «Хроматограф» и «Манометр», нальчикский «Севкавэлектроприбор» и институт хроматографии ВНИИхром. Приборы нашли широкое применение при контроле окружающей среды, состава атмосферы замкнутых объемов, производстве особо чистых газовых компонентов.

Для производства аналитических приборов на предприятиях были созданы уникальные технологические процессы, освоено и внедрено высокоточное оборудование.

4.3. Приборы неразрушающего контроля

Фундаментальные исследования по созданию и практическому использованию технических средств и методов неразрушающего контроля в различных областях человеческой деятельности были начаты в нашей стране в начале прошлого столетия. Однако крупносерийное промышленное производство технических средств НК получило развитие у нас только во второй половине прошлого столетия.

Радиационный метод НК

В нашей стране фундаментальные исследовательские работы по изучению рентгеновского излучения и использованию его в технике, медицине и биологии начались с 1918 года в Государственном рентгенологическом, радиологическом и раковом институте, созданном в Петрограде Постановлением Совета народных комиссаров.

Его организация, не имевшая прецедента ни в Европе, ни в Америке, дала возможность поставить «отечественный рентген» на научную основу, подготовить образцовых специалистов. Под руководством директора института профессора М.И. Неменова были подготовлены первые кадры рентгенологов, дано научное направление отечественной рентгенологии. При институте был основан первый журнал, посвященный рентгенологии, затем зародилось Ленинградское общество рентгенологов и радиологов, была создана Всесоюзная ассоциация рентгенологов и радиологов.

По образцу ленинградского института были также созданы научно-исследовательские институты на Украине (Харьков, Киев) и в других союзных республиках. Развитие радиационного неразрушающего контроля шло от крупных научных центров (НИИАТ, ВИАМ, ТПИ, МНПО «Спектр», ВНИИТФА и др.).

С.В. Румянцевым была разработана современная теория и практика радиационного контроля в области радиографии, радиометрии, интроскопии и др. Ученые ВИАМ А.К. Трапезников и С.В. Чернобровов первыми провели научные работы в области рентгеновского неразрушающего контроля. Ими были разработаны методы регистрации дефектов и теоретические основы автоматизации систем рентгеновского контроля.

Важный вклад в развитие отечественного радиационного контроля внесла томская школа физиков, основанная проф. А.А. Воробьевым, Институт электросварки им. Е.О. Патона, Центральный НИИ конструкционных материалов «Прометей», ВНИИТФА (радиационная дефектоскопия, радиометрия, радиография, радионуклидная вычислительная томография), Московское НПО «Спектр» (радиационная интроскопия, радиационная вычислительная томография).

Промышленный выпуск отечественной рентгеновской аппаратуры был начат во второй половине 20-х годов на Московском рентгеновском заводе и Ленинградском заводе «Буревестник».

С началом Великой Отечественной войны производство рентгеновской аппаратуры резко сократилось (блокада Ленинграда, эвакуация завода «Мосрентген» в г. Актюбинск и переориентировка производства на выпуск оборонной продукции). Однако уже в первую послевоенную пятилетку производство рентгеновской аппаратуры быстро восстанавливалось, создавались дополнительные новые производственные мощности.

После возвращения в Москву завода «Мосрентген» на его бывших площадях в г. Актюбинске вступил в строй самостоятельный завод «Актюбрентген», а затем в г. Нальчике создан завод «Севкаврентген», внесшие большой вклад в обеспечение народного хозяйства необходимой рентгеновской техникой. При этом значительный вклад в развитие разработок и серийное производство внесли научные организации и предприятия Академии наук СССР, электронной промышленности, институты Минвуза СССР и других ведомств.

Акустический метод НК

Большой класс приборов неразрушающего контроля основан на использовании акустических методов, к которым относят обширную область испытания материалов и изделий с применением упругих колебаний и волн.

Низкочастотные колебания звукового диапазона для целей контроля применяли очень давно, например, при оценке стеклянной или керамической посуды по «чистоте звона» или для оперативного контроля железнодорожных колес путем простукивания.

Появление ультразвуковой дефектоскопии связано с именами Жака и Пьера Кюри, обнаруживших в 1880 г. пьезоэффект, лорда Релея, разработавшего в 1880-1910 гг. теорию распространения звука в твердых телах, П. Лонжевена, предложившего в 1915 г. и реализовавшего в последующем гидролокацию.

Начало практического применения для неразрушающего контроля твердых тел высокочастотных акустических волн ультразвукового диапазона имеет в нашей стране точно определенную дату — 2 февраля 1928 г. Именно в этот день преподаватель Ленинградского электротехнического института, впоследствии профессор, член-корр. АН СССР С.Я. Соколов подал заявку на способ и устройство испытания металлов, на которую получил патент СССР за № 11371.

В предмете изобретения говорилось: «Способ испытания материалов, характеризующийся тем, что в жидкости при помощи пьезокварца или иным способом возбуждают упругие колебания высокой частоты и по степени поглощения этих колебаний находящимся в жидкости или в соприкосновении с нею испытуемым металлическим образцом судят об его свойствах, например, о степени его закалки, о химическом его составе, о механической его однородности, о наличии в нем раковин или трещин и т.п.»

В 1935 г. под руководством С.Я. Соколова были изготовлены промышленные образцы дефектоскопов, которые успешно применялись на Ижорском, Балтийском, Кировском и других заводах.

Существенный вклад в развитие ультразвукового контроля внес Д.С. Шрайбер (ВИАМ), воспринявший идеи С.Я. Соколова. Он разработал в 1949-1950 гг. установку для контроля пропеллеров самолетов, имеющих достаточно сложную геометрическую конфигурацию.

Для контроля качества изделий из неметаллических материалов, обладающих значительно большим затуханием упругих волн, чем металлы, используют метод прохождения упругих волн.

Разработкой методик и аппаратуры для оценки прочности бетона в нашей стране в течение нескольких десятилетий занимались коллективы ВНИИЖБ, МИСИ, НИИСК (Киев), ВНИИНК (Кишинев) и другие. Большой вклад в решение этой проблемы внесли И.С. Вайншток, Ю.А. Нилендер, С.И. Ногин, Г.Я. Почтовик, Ю.М. Рапопорт, Н.А. Крылов, Ю.Н. Мизрохи, М.В. Королев, А.А. Самокрутов, В.Г. Шевалдыкин и др. Благодаря их усилиям метод прохождения введен в государственные стандарты и широко внедрен в строительство.

С целью увеличения производства приборов неразрушающего контроля в 1959 году был создан в г. Кишиневе специализированный завод «Электроточприбор», а в 1963 году там же создается Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке методов неразрушающего контроля и средств контроля качества материалов (ВНИИНК), вошедшие в 1965 году в состав Минприбора СССР. С 1978 года на базе завода «Электроточприбор» и ВНИИНК было создано научно-производственное объединение «Волна».

В конце 90-х годов это объединение преобразовалось в АО «Интроскоп».

Во ВНИИНКе (г. Кишинев) Минприбора СССР были разработаны приборы и установки, основанные на методе прохождения для контроля изделий из полимерных композиционных материалов и бетона, в том числе установки для контроля лопастей гребных винтов из стеклопластика, бетона и железобетона.

По разработкам ВНИИНК освоено производством более 300 типов промышленных ультразвуковых дефектоскопов, толщиномеров и установок автоматизированного контроля, а количество приборов и различного рода преобразователей, выпущенных НПО «Волна», превышает десятки и сотни тысяч, соответственно.

На развитие отечественной науки и производства приборов и аппаратуры неразрушающего контроля определяющее влияние оказали сложившиеся в стране научные коллективы (школы) ведущих в этой области институтов и организаций. Прежде всего, это школа ЛЭТИ (г. Ленинград) под руководством уже ранее упоминавшегося профессора, чл.-кор. АН СССР С.Я.Соколова. Здесь были созданы первые образцы ультразвуковых дефектоскопов. Во время войны 1941-1945 гг. коллектив ЛЭТИ участвовал в решении актуальнейших задач оборонного значения. Созданная С.Я. Соколовым в ЛЭТИ научная школа внесла значительный вклад в развитие ультразвуковой дефектоскопии, нашедшей широкое применение практически во всех отраслях народного хозяйства. Работы С.Я. Соколова дважды отмечались Государственными премиями СССР.

К такой же категории по значимости относится и школа ЦНИИТмаш (Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения), первым руководителем которой по ультразвуковому контролю был А.С. Матвеев. Учеными ЦНИИТмаша проведены теоретические разработки и на их основе созданы уникальные приборы и установки для контроля обечаек атомных реакторов в процессе их механообработки, основного металла и сварных соединений сосудов для атомных станций, трубных соединений и т.д. Институт одним из первых начал разработку метода акустической голографии.

В начале 40-х годов начались работы по неразрушающему контролю в ВИАМе. Основателем этого направления и научной школы ВИАМ в области неразрушающего контроля был Д.С. Шрайбер, разработавший в те годы установку для контроля пропеллеров. В лаборатории Д.С. Шрайбера была разработана аппаратура для ультразвукового контроля и под ее руководством было организовано внедрение ультразвукового (УЗ) контроля в авиационную промышленность. В ВИАМе были разработаны и внедрены на заводах отрасли методики УЗ контроля наиболее ответственных полуфабрикатов и деталей самолетов, вертолетов и двигателей.

Особое научное направление в области неразрушающего контроля принадлежит коллективу ученых научно-исследовательского института мостостроения при Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта (НИИмостов ЛИИЖТа), занятых с начала 50-х годов исследованием методов ультразвукового контроля деталей и узлов транспортных средств. Под руководством А.К. Гурвича группа разработчиков решила комплекс вопросов дефектоскопии сварных соединений мостовых конструкций и рельсов, а также общих задач ультразвуковой дефектоскопии. Совместно с ВНИИНК (г. Кишинев) разработаны приборы для контроля сварных швов и рельсов, организован их серийный выпуск на заводе «Электроточприбор», создано несколько вагонов-дефектоскопов.

В шестидесятых годах, когда особенно остро встала проблема оснащения трубопрокатных заводов высокопроизводительными средствами неразрушающего контроля, большую работу для решения этой задачи проводил НИИ интроскопии (НПО «Спектр») Минприбора СССР. Усилиями ученых института была разработана технологическая линия по комплексному контролю цельнометаллических труб. Был создан ряд дефектоскопов нового поколения, разработана аппаратура для контроля прочности и измерения упругих свойств бетона и других подобных материалов, решена задача обнаружения внутренних дефектов в бетоне на глубине до 500 мм.

Крупные работы по разработке новых методик и технических средств неразрушающего контроля начали проводиться с середины 50-х годов в НИИ химического машиностроения (НИИхиммаше) и, в первую очередь, для контроля сварных швов.

В 1955-1957 гг. НИИхиммашем совместно с институтом электросварки (ИЭС) им. Е.О. Патона были разработаны методы и средства для контроля электрошлаковых швов большого сечения, определены оптимальные параметры контроля этих швов, разработана методика. Одно из главных направлений работ НИИхиммаша — УЗ контроль структуры металлов. Метод структурного анализа основан на влиянии структуры на затухание УЗ волн. Структурные анализаторы, разработанные НИИхиммашем и ВНИИНКом, серийно выпускались Кишиневским заводом «Электроприбор» и были запатентованы в Великобритании, Японии, Бельгии и других странах.

Магнитный метод НК

Не менее широкое использование в аппаратуре неразрушающего контроля находят магнитные методы. Первое применение магнитных методов контроля для оценки состояния материалов и прочностных характеристик изделий и, в первую очередь, таких, как корпуса разрывных боевых снарядов, ружейных затворов, ружейных и артиллерийских стволов относится к началу XX века.

Уже первые попытки введения данного контроля на Тульском оружейном заводе позволили выявить до 65% бракованных стволов ружей. В 1902 г. на съезде металлургов Урала впервые обсуждался опыт положительного применения магнитного метода для контроля структуры и свойств металла.

В 1910-1912 гг. академик А.Н. Крылов использовал магнитопорошковый метод для промышленного контроля ферромагнитных изделий массового производства. Первый прибор, работающий по методу магнитной порошковой дефектоскопии, разработал и изготовил академик Н.С. Акулов (1934 г.) в магнитной лаборатории МГУ. В 1927 г. изобретатель Ф.М. Карпов разработал дефектоскоп-электромагнит для контроля осей и колесных пар вагонов.

В 1935 г. в Военно-воздушной академии им. Жуковского была разработана первая дефектоскопическая установка, работающая на переменном токе, которую впервые применили для контроля силовых шпилек моторов на заводе им. Фрунзе. Две магнитные лаборатории ЦНИИТмаша и научно-исследовательского института физики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова обеспечили развитие этого метода и создание отечественной аппаратуры и средств магнитного контроля.

Большая и непрерывная работа по развитию теории магнитных методов исследования металлов и магнитографической дефектоскопии в период с середины 20-х годов до конца истекшего столетия проводилась крупнейшими учеными и коллективами институтов, известных широко не только в нашей стране, но и за рубежом. Особенно большой вклад в развитие этого научного направления внесли такие ученые, как Н.С. Акулов, Р.И. Янус, М.Н. Михеев.

Н.И. Еремин (ВВИА им. Н.Е. Жуковского) разработал в 1937-1941 гг. теоретические основы магнитопорошковой дефектоскопии военных летательных аппаратов. На базе полученных результатов Н.Е. Еремин создал серию магнито-порошковых дефектоскопов.

В 1941 г. С.В. Вонсовский и Я.С. Шур разработали магнитопорошковый метод и дефектоскоп для контроля артиллерийских снарядов, который применялся на оружейных заводах в период Отечественной войны. Указанный контроль исключал взрыв снаряда при выстреле.

С 50-х годов в нашей стране начали широко использовать для контроля рельсов скоростные вагоны-дефектоскопы (разработчики В.В. Власов, А.И. Воробьев, Е.П. Успенский) с применением «сплошного» осциллографирования индукционных сигналов, исходящих от обследуемых рельсов.

Большой вклад в развитие и использование магнитных методов НК внесли работники Томского государственного университета и Сибирского физико-технического института (В.Н. Кессеник, Н.М. Шилов, Б.П. Кашкин, П.Н. Большаков, В.И. Иванчибо, В.Ф. Ивлев. Их работы продолжали Н.В.Мирошин, В.С.Семенов, А.С. Кузнецов и др.), МВТУ им. Баумана, институты АН БССР, Института физики металлов Уральского отделения АН СССР, Всесоюзного научно-исследовательского института строительства магистральных трубопроводов (ВНИИСТ), ВИАМ, НИИЭРАТ и ряд других научных организаций.

В период 1990-2000 гг. Московское НПО «Спектр» и Кишиневский институт НИИНК разработали десятки новых приборов, успешно используемых в различных отраслях народного хозяйства.

Оптический метод НК

Весьма широкое применение в различных отраслях промышленности находят оптические методы.

Научной базой отечественной оптической метрологии является ВНИИМ (г. Ленинград) и ВНИИ оптико-физических измерений, которые ведут работы по метрологическому и методическому обеспечению средств оптического контроля.

Долгое время оптический контроль оставался преимущественно органолептическим и, в меньшей мере, визуально-оптическим, причем основу его инструментального обеспечения составляли оптико-механические приборы — измерительные и стереоскопические микроскопы, различные проекторы, бинокли и телескопы для осмотра удаленных объектов, визуальные спектральные приборы и т.д.

Громадная заслуга в разработке и организации производства этих приборов принадлежит Государственному оптическому институту (ГОИ). Прикладные аспекты физиологической оптики, теорию визуального поиска и обнаружения дефектов разрабатывали в НИИ глазных болезней им. Гельмгольца.

С 30-х годов, в связи с разработкой фотоприемников, получают развитие оптоэлектронные приборы объективного контроля (фотоколориметры,

спектрофотометры, рефлектометры и т.д.). Разработка этих приборов в 30-40-х гг. велась в ГОИ.

В Физико-техническом институте (г. Ленинград) под руководством акад. А.Ф. Иоффе (ныне институт носит его имя) в эти же годы были созданы полупроводниковые и другие твердотельные фотоэлектронные приборы (фотодиоды, фототранзисторы, болометры и др.), которые стали элементной базой для широкого класса фотометрических средств контроля.

В предвоенные годы появились стереоскопические методы дистанционного контроля размеров и формы объектов. Разработка теоретических основ методик применения фотограмметрических приборов, растровых стереоскопов и т.п. принадлежит проф. Н.А. Валюс (НИКФИ), проф. А.Ф. Дробышеву (МИИГАиК) и ряду других ученых. Созданный при ГОИ Ленинградский оптико-механический завод (ЛОМО) в кратчайшие сроки освоил серийное производство стереомикроскопов, стереодальномеров, других приборов для контроля изделий в электронике, строительстве, машиностроении.

В годы войны были созданы филиалы ГОИ в Казани (Государственный институт прикладной оптики), оптические заводы в Новосибирске, Уфе и Самаре, которые работали на нужды обороны страны. Основное внимание разработчиков оптических приборов в годы войны было направлено на создание военных приборов (прицелы, стереотрубы и т.п.).

Послевоенные годы были периодом качественной перестройки отечественной промышленности. В эти годы происходит становление атомной, авиакосмической промышленности, развитие микроэлектроники и вычислительной техники. Это требовало создания адекватных методов и средств контроля, в том числе основанных на новых физических принципах. Возросшие объемы применения средств контроля потребовали создания специализированных организаций и со­ответствующей инфраструктуры, охватывающей разработки и производства этого специфического оборудования.

В 1964 году Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР создается институт интроскопии (ныне НПО «Спектр»).

Стремительному развитию индустрии НК способствовали выдающиеся открытия советских ученых академиков А.М. Прохорова и Н.Г. Басова в области лазерной техники, за что они были удостоены Нобелевской премии. Разработка волоконно-оптических световодов позволила создать световодные пирометры для контроля температуры в труднодоступных узлах и блоках. Исследования в области голографии, позволили создать принципиально новые методы и средства трехмерного контроля геометрии и структуры объектов.

В 70-х годах в МНПО «Спектр» были разработаны специальные средства оптического неразрушающего контроля — полярископы для подводных наблюдений, голографические интерферометры для исследования плазмы, приборы для контроля бриллиантов, средства для контроля качества изображения и др. В 1976-1980 гг. по разработкам МНПО «Спектр» была освоена в серийном производстве Харьковским производственным объединением (ХПО) «Точприбор» гамма волоконно-оптических эндоскопов, широко применяемых в авиации, судостроении, ракетной технике и других областях.

С середины 80-х годов в приборах оптического НК стали применяться лазеры, микропроцессоры, ПЭВМ и другие современные технические средства. Это качественно изменило их уровень, позволило поднять надежность и качество контроля, осуществить переход к микропроцессорным системам комплексного контроля и диагностики. К такой технике можно отнести лазерные сканирующие дефектоскопы, которые были использованы для контроля теплозащиты космического корабля «Буран».

В 80-е годы МНПО «Спектр» в содружестве с ХПО «Точприбор» и КБ «Энергомаш» провели работы по созданию и освоению серийного производства гаммы волоконно-оптических техноэндоскопов. Наряду с МНПО «Спектр» велись значительные работы по созданию и производству средств оптического НК во многих других отраслевых институтах и предприятиях.

 Вибрационные методы НК

Научно-технической основой современной вибродиагностики является сейсмометрия, виброметрия, спектральный анализ, информатика.

Первые фундаментальные работы в области сейсмометрии были проведены в конце XIX века академиком Б.Б. Голицыным, разработавшим теоретические основы и конструкции электродинамических преобразователей, используемых в сейсмометрии и виброметрии до настоящего времени. Работы по созданию сейсмометрических и виброметрических приборов были продолжены академиком Г.Г. Гамбурцевым и д.ф.-м. н. В.М. Фрейдом. Приборы для электрических измерений механических величин позволили акад. А.Н. Крылову провести еще в конце XIX века первые измерения вибрации на кораблях российского флота. Первая обобщающая работа, содержащая основные элементы теории виброизмерительных приборов, была опубликована Л.Н. Михайловым в 1937 году. В 1956 году вышла книга Ю.И. Иориша, содержащая основы теории виброметрии и практические данные для проведения измерений.

К началу 40-х годов появляется много различных виброизмерительных приборов, преобразующих измеряемые механические колебания в электрические с последующим их усилением и измерением. В довоенные годы по совокупности всех данных, определяющих работоспособность виброизмерительных приборов, наиболее универсальными оказались индукционные (магнитоэлектрические) приборы, основные принципы построения которых были осуществлены на практике еще Б.Б. Голицыным.

Малогабаритные индукционные датчики с подвесом на плоских пружинах выпускали серийно различные предприятия, в частности московский завод «Энергоприбор», а также Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ).

Параллельно создавались электромагнитные (индуктивные) приборы, работающие на несущей частоте. Достоинством таких приборов является высокая мощность выходного сигнала.

Создание пьезокерамик цирконата-титаната свинца и др. стало толчком для использования наиболее применяемых в настоящее время пьезоэлектрических датчиков вибрации и удара.

Малогабаритные индукционные датчики с подвесом на плоских пружинах выпускали серийно различные предприятия, в частности завод Энергоприбор» (г. Москва) Минприбора СССР.

Достижения микроэлектроники в конце 60-х годов позволили создать пьезоэлектрические датчики со встроенными предварительными усилителями. В настоящее время применяют датчики, в которых пьезоэлементы работают на сжатие-растяжение и сдвиг.

Эффективным оказалось применение вихретоковых датчиков вибрации для измерения относительной вибрации валов, вращающихся в подшипниках скольжения, например валов турбин, больших электрических машин, компрессоров.

На смену механическим виброметрам (например, виброметру ручному ВР-1, царапавшему иглой на вощеной бумаге форму колебаний) пришли электромеханические, затем электроламповые приборы, которые, в свою очередь, заменили транзисторные, а затем микросхемные приборы.

Одним из первых заводов (1970 г.), начавшим серийное производство виброизмерительной аппаратуры общего применения, был Таганрогский завод «Виброприбор». Первый переносной виброметр этого завода ВИП-2, предназначенный для измерения виброперемещения и виброскорости узлов энергетического оборудования, был оснащен индукционным датчиком и работал в диапазоне 12,5-200 Гц. Затем были выпущены низкочастотный виброметр НВА-1 с пьезоэлектрическим датчиком, измеритель шума и вибраций ИШВ-1, предназначенный для измерения СКЗ виброскорости и звукового давления в промышленности и на транспорте. В 80-х годах завод выпустил виброметр ВМ-1, который в сочетании с дополнительными устройствами позволял не только измерять виброперемещение, виброскорость и виброускорение, но и производить октавный и узкополосный анализ вибропроцессов, а также измеритель шума и вибрации ВШВ-002МЗ.

Помимо измерительных приборов общего назначения, в 70-х годах Таганрогский завод «Виброприбор» выпустил средства метрологического обеспечения виброметрии: образцовый датчик ДО-1, калибратор К-1 и стационарное образцовое калибровочное устройство СОВКУ-68.

В начале 80-х годов МНПО «Спектр» совместно с ЦНИИТМАШ и ЦКБ «Энергоремонт» была разработана контрольно-сигнальная аппаратура ВВК-331, освоенная в серийном производстве на Киевском ПО «Веда». Более 55% турбоагрегатов России было оснащено этой аппаратурой.

В период 1970-1980-х гг. была разработана сотрудниками ИМАШ технология обнаружения и диагностирования зарождающихся дефектов, базирующаяся на применении специально модифицированных статистических характеристик вибрационных сигналов. Эти разработки легли в основу алгоритмов диагностирования эксплуатационных повреждений редукторов (судовых, вертолетных, автомобильных, тракторных и др.), насосных агрегатов, компрессоров, воздушных нагнетателей, двигателей внутреннего сгорания. Были также разработаны алгоритмы диагностирования локальных и распределенных повреждений типовых узлов оборудования, в том числе зубчатого зацепления, подшипников качения и скольжения, цилиндро-поршневой группы двигателей внутреннего сгорания.

Медицинская рентгенодиагностика

Особое место в структуре НК составляет медицинская рентгенодиагностика. Рентгенодиагностика явилась первой областью практического применения рентгеновского излучения. Рентгеновская диагностическая аппаратура (РДА) сохраняет свое ведущее положение в общем выпуске рентгеновской аппаратуры в последние десятилетия. Достаточно сказать, что более 75% всего объема рентгеновской аппаратуры, выпускаемой предприятиями нашей страны, составляет рентгеновская аппаратура для медицинской диагностики. Годовой объем выпуска медицинской рентгенодиагностической аппаратуры в конце 80-х годов превышал 5 млн. долларов США, а количество рентгенодиагностических кабинетов в стране превышало 40 000. Развитие РДА происходит быстрыми темпами, продиктованными постоянным совершенствованием методик медицинских рентгеновских исследований, и стимулируется успехами смежных областей науки и техники: электровакуумной, электротехнической, электронной и др. Основной целью, которой стремятся достигнуть при совершенствовании РДА, является повышение качества рентгеновского изображения при минимальной дозе облучения.

Дореволюционный этап в развитии отечественной рентгенологии характеризуется многочисленными и разрозненными поисками возможностей применения рентгеновского излучения в клинической медицине. Были найдены два основных способа его применения: рентгенодиагностика и лучевая терапия.

Первые рентгенодиагностические аппараты в России представляли собой электрически незащищенные индукторные генераторы высокого напряжения, питающие ионные рентгеновские трубки через механические выпрямители или непосредственно. Универсальному характеру клинических методов применения излучения соответствовали универсальные свойства медицинских рентгеновских аппаратов.

Несмотря на относительную простоту рентгеновских аппаратов первого поколения, промышленность дореволюционной России была не в состоянии освоить их производство; все аппараты и принадлежности к ним импортировались. К 1914 г. в стране было всего 146 рентгеновских аппаратов, сконцентрированных в крупных городах. Монтаж аппаратов и их техническое обслуживание осуществлялось сотрудниками зарубежных фирм, имеющих представительства в Москве и Петербурге. Своих инженеров и техников, знакомых с этой аппаратурой, тогда не было.

После революции 1917 года в Петрограде был создан Государственный ра­диологический и раковый институт (1918 г.), а в 1922 году Московский рентгено-радиологический институт (МНИРРИ). Эти научные учреждения и создали отечественную школу медицинского рентгеноаппаратостроения.

В первые годы после революции потребность в РДА продолжала удовлетворяться только за счет импорта. В 1924 г. было завезено аппаратуры на 2 млн. рублей золотом. Возникли задачи выработки единой технической политики в рентгеноаппаратостроении, подготовке собственных научных и производственных кадров, создании производственной базы. Решение этих задач легло на физико-технические отделы Московского и созданных несколько позже Ленинградского и Киевского рентгенорадиологических институтов.

В середине 50-х годов создаются РДА профилированного назначения: для рентгенографии и томографии черепа, для рентгенологического исследования конечностей, мочевыводящей системы, сердца и крупных сосудов, желудочно-кишечного тракта и т.д. Был налажен выпуск приборов для индивидуального дозиметрического контроля (КИД-1), для контроля радиационной защиты (МРМ-1, ДКЗ и др.). Уточнены предельно допустимые недельные уровни облучения персонала.

Существенному прогрессу в развитии рентгенодиагностики способствовало создание и внедрение в рентгеновскую аппаратуру усилителей рентгеновского изображения (УРИ). Это способствовало росту информативности рентгеновских исследований и сокращению лучевой нагрузки на облучаемый объект.

В 70-е годы активно велись разработки систем ЭВМ-томографии. Только по этому направлению в 1978 году было зарегистрировано 180 патентов.

К рентгеновским аппаратам для вычислительной томографии предъявляются особые требования по быстродействию, точности стабилизации интенсивности и энергии излучения. В 1981 году группа разработчиков во главе с И.В. Рубашовым получили Государственную премию СССР за цикл работ по созданию отечественного томографа СРТ-1010.

Концепция совершенствования рентгеновской диагностической аппаратуры в России и за рубежом базируется на следующих основные направлениях:

 - стремление к снижению лучевой нагрузки на пациента и врача при максимальной информативности рентгеновского исследования;

 - организация эффективных способов регистрации, хранения и предоставления возрастающего потока диагностической информации;

 - использование в аппаратуре нового класса полупроводниковых преобразователей рентгеновского изображения с аморфными кремниевыми структурами.

Первые два направления реализуются путем внедрения в медицинскую практику средств электронно-оптической цифровой рентгенографии и современной вычислительной техники с соответствующим программным обеспечением. Электронно-оптическая цифровая рентгенография является не только новым достижением в области совершенствования методик и средств медицинской диагностики, но и новым перспективным направлением в медицинской практике, способным объединить в едином масштабе времени производство диагностики и лечебного процесса.

Внедрение в рентгенологическую практику средств цифровой рентгенографии способствует решению задач регистрации, архивирования и удобного доступа к диагностической информации в лечебных учреждениях, в том числе вплоть до передачи ее при необходимости через Интернет.

4.4. Развитие медицинской техники Союза ССР

26 августа 1936 года Совет народных комиссаров Союза ССР принял Постановление № 1568, положившее начало созданию отечественной отрасли медицинской промышленности. В нем было сказано: «…передать из ведения местной промышленности в ведение Наркомздрава СССР заводы, выпускающие медицинские инструменты; ...в целях систематического усовершенствования и испытания медицинского инструментария и оборудования и разработки новых конструкций... предложить Народному комиссариату здравоохранения Союза ССР создать Центральную научно-исследовательскую лабораторию (ЦНИЛ) с экспериментальным цехом и конструкторским бюро при ней».

Перед ЦНИЛ были поставлены следующие задачи:

 - проведение исследовательских работ, направленных на создание новых прогрессивных технологических процессов, и их внедрение на заводах,

разработка новых конструкций хирургических инструментов;

 - разработка стандартов на хирургические инструменты;

 - изучение и распространение передового опыта заводов СССР и

зарубежных фирм медико-инструментальной промышленности, оказание технической помощи заводам и организация обмена опытом между заводами медико-инструментальной промышленности.

В 1936—1941 гг. активно развивалось направление по созданию медицинского инструментария и медицинского оборудования. Имеется в виду медицинский инструмент, в том числе стоматологический, стоматологическое оборудование, оборудование и приспособления для проведения различных операций, светильники (рефлекторы), первые отечественные промышленные наркозно-дыхательные аппараты, физиотерапевтическая аппаратура и т.д.

В этот период начались разработка и изготовление отдельных видов технологического оборудования, что позволило организовать вместо единичного полукустарного производства массовый выпуск медицинского инструментария. Было начато также производство первых отечественных передвижных комплексно оснащенных медицинских лабораторий и кабинетов. Среди них — стоматологический кабинет и амбулатория на базе автобуса. Проводились работы по созданию методов и средств автоматического соединения живых тканей. В этот период была создана автоматическая сосудосоединяющая аппаратура, получившая признание в мировой медицинской практике и обеспечившая мировой приоритет нашей страны в данной области.

С началом Отечественной войны, когда враг подступал к Москве, Государственный Комитет Обороны СССР издал постановление об эвакуации ряда предприятий из г. Москвы на Урал и в Сибирь. Эвакуирован был и опытный завод ЦНИЛ, а здание ЦНИЛ было законсервировано. Руководителем ЦНИЛ перед началом войны был Е.С. Раппопорт.

После разгрома немцев под Москвой в 1942 году началось восстановление опытного завода ЦНИЛ и, поскольку оборудование было вывезено за Урал, завод оснащался с помощью других предприятий Москвы. К концу 1942 года завод начал снова выпускать медицинскую технику (стоматологическое оборудование, пинцеты, очковые оправы, линзы и др.)

В 1944 году правительством СССР было принято решение по возрождению и развитию научной базы медицинской промышленности. В октябре 1944 г. Государственный Комитет Обороны СССР своим решением преобразовал ЦНИЛ во Всесоюзный научно-исследовательский институт медико-инструментальной промышленности (ВНИИМИП), первым руководителем которого стал С.О.Винницкий. Численность института в то время составляла 75 человек.

В 1948 году ВНИИМИП был преобразован во Всесоюзный НИИ медицинского инструментария и оборудования (ВНИИМИиО). Это был период активного становления отечественной медико-инструментальной промышленности. В целях реализации задач, поставленных Правительством, по обеспечению развития разработок медицинской техники институтом были начаты работы по ряду крупных новых направлений, что привело к необходимости выделения их в самостоятельные организации. Так, в 1951 году создается Всесоюзный научно-исследовательский институт хирургической аппаратуры и инструментов (ВНИИХАИ, в настоящее время ВНИИИМТ), куда в основном отошел весь медицинский инструментарий, как в части разработки, так и в части испытаний. В 1961 году в Ленинграде был создан филиал ВНИИМИиО, сконцентрировавшийся на разработке медицинской лабораторной техники (в дальнейшем ставший самостоятельной организацией — ВНИКИ МЛТ), создаются конструкторские бюро при заводах, выпускающих медицинскую технику.

ВНИИМИиО, будучи ведущим в отрасли, способствовал развитию производственно-технической базы при реконструкции действующих и строительстве новых предприятий. Институт активно участвовал в организации и становлении других НИИ и КБ отрасли медицинской техники (г. Киев), ВНИКИ радиоэлектронной медицинской аппаратуры (г. Львов), СКВ стоматологического оборудования и электродвигателей (г. Волгоград), СКТБ «Биофизприбор» (г. Ленинград), ВНИПИМИ и СКТБ «Медфизприбор»  (г. Казань) и др.

В 1967 году решением Правительства было создано Министерство медицинской промышленности СССР, в состав которого были переведены предприятия и организации занимающиеся разработкой и производством медицинской техники. В новом министерстве ВНИИМП продолжает выполнять функции головной организации, ответственной за разработку медицинской техники.

В эти годы благодаря поддержке министерства во ВНИИМПе как головной организации министерства значительно расширились спектр и глубина научных исследований, особенно на основе новейших достижений в области электроники, радиоизотопной техники, ультразвука, электронной оптики, гидравлики, пневмоники, газовой динамики, автоматики и телемеханики, вычислительной техники, метрологии, новых материалов и др. Широкое развитие получили работы по применению математических методов и вычислительной техники при проектировании медицинских приборов и аппаратов.

Была разработана новая наркозно-дыхательная аппаратура, ультразвуковая техника, физиотерапевтические аппараты с новыми видами воздействия, впервые были начаты работы по применению волоконной оптики в эндоскопии; получают развитие приборы для регистрации биопотенциалов, исследования газообмена, радиологическая диагностическая техника, ингаляционная аппаратура, лабораторное оборудование и т.д. Среди новых направлений — аппаратура искусственного кровообращения и внепочечного очищения крови, методы и средства психофизиологических исследований.

На основе работ по изучению патофизиологии искусственной вентиляции легких (ИВЛ) был создан и серийно выпускался аппарат ИВЛ 100-2 — первый представитель наиболее распространенного в стране семейства аппаратов ИВЛ. Этот аппарат воплотил в себя исключительно удачные технические решения — переключение фаз дыхательного цикла по объему, разделительная емкость с двумя концентрическими мехами, встроенный компрессор низкого давления.

Резкое расширение показаний к применению ИВЛ вызвало необходимость разработки научно обоснованной номенклатуры аппаратов, научного обоснования методов проектирования, унификации конструкций и стандартизации параметров аппаратов и методов их испытаний. Результатом тесного сотрудничества ведущих специалистов института с учеными-медиками явилась разработка моделей для длительной ИВЛ: РО-3 (1965г.), РО-5 (1967 г.), РО-6 (1970 г.); аппарата для детей «ВИТА-1», аппаратов для кратковременной ИВЛ: РД-1 (1964 г.), РД-2 (1965 г.), РД-4 (1970 г.), для ИВЛ вручную АДР-2 (1969 г.). Производство этих аппаратов на НПО «Красногвардеец» (г. Ленинград) и их широкое применение в лечебных учреждениях самого различного профиля, от родильных домов и поликлиник до научных центров и крупных институтов позволило подняться отечественному здравоохранению на качественно новую ступень и послужило материальной базой для создания службы интенсивной терапии и реанимации, значительно повлияло на развитие анестезиологии, скорой помощи, пульмонологии.

Были последовательно разработаны и внедрены в производство аппараты для интенсивной терапии РО-6Р (1970 г.), для использования во время наркоза РО-6Н (1971 г.), РО-6Р-03 (1973 г.) и РО-:Н-05 (1979 г.).

В эндоскопической технике наряду с применением оптоволокна были разработаны принципиально новые оптические системы переноса изображения с использованием стержневидной оптики. Это позволило начиная с 1971 г. заменить практически все серийные жесткие эндоскопы новыми моделями с волоконными световодами в системе освещения и стержневидной оптикой, соответствующими в то время мировому уровню эндоскопов этого типа.

Появление эндоскопов на основе гибких волоконных световодов позволило впервые в стране создать новую эндоскопическую технику — гибкие эндоскопы, благодаря которым стали доступными для исследования глубоколежащие органы пациента.

Этот период характеризуется становлением и формированием научных школ, которые определили научно-технический потенциал страны по таким естественным направлениям, как наркозно-дыхательная аппаратура, терапевтические приборы и аппараты, светильники и облучатели, приборы функциональной диагностики, аппаратура искусственного жизнеобеспечения, радиологическая техника, приборы для радионуклидных исследований, аппаратура для психофизиологических исследований и др.

ВНИИМП с первых лет своего создания активно работал в области международного научно-технического сотрудничества по медицинской технике. Правительством СССР на ВНИИМП была возложена задача головной организации и ответственного координатора по ряду специализированных программ создания медицинской техники, входивших в программу научно-технического прогресса стран-членов СЭВ. В результате были осуществлены совместные разработки новых приборов и аппаратов, в числе которых аппараты «искусственная почка», электрокардиографы с автоматической обработкой сигналов, организованы промышленное производство и взаимные поставки медицинской техники.

Вместе с венгерской фирмой «Медикор» ВНИИМП организовал в 1985г. первое в СССР совместное предприятие «Микромед», которое эффективно работало по созданию и производству диагностической аппаратуры для электрокардиографии.

4.5. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации в СССР

Общая характеристика

Управление технологическими процессами производства всегда связано с необходимостью получения разнообразной информации о состоянии объекта, ожидаемых или случайных изменениях и возможностью необходимого воздействия на процесс с целью обеспечения оптимального хода производства. Получение нужной информации осуществляется путем измерения энергетических, физико-химических, геометрических и других параметров, а воздействие на процессы достигается регулированием на основе измерений. Таким образом, эффективное ведение производственных процессов всегда требует быстрого и достаточно точного измерения многих величин, передачи их значений из разных, часто удаленных мест, для преобразования в удобный вид.

Число измеряемых параметров в современных промышленных установках иногда превышает сотни единиц, а в сложных объектах, например, на атомных электростанциях, требуется контролировать более 20 000 параметров.

Изготовление и использование огромного количества разнообразных по назначению, пределам измерения и другим параметрам приборов существенно осложняет их производство и эксплуатацию.

В конце 50-х годов в Институте проблем управления была начата разработка методов упорядочения и унификации средств автоматизации и приборной техники, с целью поиска экономически и технически целесообразного решения проблемы обеспечения техническими средствами систем контроля и регулирования технологических процессов в различных отраслях народного хозяйства. Эти работы в последующем и легли в основу создания Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП).

В результате многолетних разносторонних исследований были определены общие принципы построения системы приборов и средств автоматизации, допускающие:

-       установление типовых функциональных структур, определяющих состав и связи приборов и устройств для получения передачи, переработки и использования информации в системах управления (АСУТП, АСУП и т.д.);

-       стандартизацию их информационных (сигналы, коды, языки) параметров;

-       стандартизацию энергетических параметров источников питания;

-       унификацию основных конструктивных форм и размеров, включая монтажные и присоединительные размеры;

-       стандартизацию вспомогательных материалов, деталей и элементов;

-       стандартизацию основных технических требований.

Блочно-модульный принцип построения в начале 60-х годов был использован и при создании электрической агрегатной унифицированной системы приборов (ЭАУС), представляющей собой комплекс унифицированных регулирующих и функциональных устройств. Принятый в этой системе унифицированный электрический сигнал связи 0-5 мА обеспечил совместную работу ее приборов с первыми промышленными машинами централизованного контроля и управления.

В это же время были созданы первые ряды унифицированных измерительных преобразователей (датчиков) для измерения теплоэнергетических величин и начат их серийный выпуск.

Первая половина 60-х годов — период создания научных основ построения ГСП. Работа в области создания приборов, равно как и области применения АСУТП, велись столь широким фронтом, что были поставлены специальные задачи по разработке методов упорядочения и унификации средств автоматики и приборов, с учетом уже накопленного определенного опыта. В эти годы была сформулирована общая структура системы, позволяющая обеспечить единый подход к разработке средств автоматики с различным энергетическим носителем сигналов связи: вырабатывались принципы взаимной конструктивной, информационной и эксплуатационной совместимости технических средств.

Первый этап работ в этой области создал предпосылки для разработки основополагающего стандарта — ГОСТ 12997-67 «ГСП. Общие технические требования», закрепившего в последующем структуру и основные принципы построения ГСП.

Создание и развитие ГСП, широкое внедрение принципов и требований этой системы стало с 1965 года для Минприбора СССР основой его технической политики на многие последующие годы. Эффективность использования принципов ГСП определялась, прежде всего, возможностью решения широкого круга задач автоматизации производства ограниченной номенклатурой технических средств автоматики, представляющих собой совокупность устройств получения, обработки и использования информации, обеспечивающую метрологическое, функциональное, энергетическое и конструктивное их сопряжение в комплексы средств построения автоматизированных систем управления.

Изделия ГСП основаны на базовых конструкциях, комплектуемых из унифицированных блоков, состоящих из типовых функциональных модулей, что обеспечивает хорошую технологичность и минимальную номенклатуру изделий в производстве, облегчает автоматизацию проектирования и монтажно-наладочные работы, взаимозаменяемость в эксплуатации, а также большие возможности развития и модернизации автоматизированных систем управления (АСУТГТ, АСУП).

Унификация входных и выходных сигналов дает возможность сопрягать датчики различных параметров в общие системы сбора, передачи, обработки и представления информации. Преобразование формы унифицированных сигналов из аналоговой, в какой они обычно выдаются датчиками, в дискретную позволяет передавать их устройствами телемеханики на большие расстояния с минимальными искажениями на фоне больших помех в линиях связи, а также вести обработку измерительной информации вычислительными устройствами и представлять ее в цифровой форме. Преобразование дискретных сигналов в аналоговые дает возможность регистрировать обработанную информацию самопишущими измерительными приборами, а также регулировать процессы с помощью мощных исполнительных механизмов.

Энергетическое преобразование переводит электрические сигналы в пневматические, гидравлические или наоборот в зависимости от условий их восприятия, передачи, обработки и представления, связывает устройства или целые системы, действующие посредством разных видов вспомогательной энергии.

Второй этап развития ГСП совпал по времени с существенным увеличением объемов разработки и внедрения АСУТП в отраслях народного хозяйства, что потребовало новых технических средств измерения и автоматики.

Эти новые средства теперь практически полностью стали создаваться и изготавливаться предприятиями Минприбора СССР в рамках ГСП. Получили развитие работы по упорядочению номенклатуры датчиков теплоэнергетических величин, как для общепромышленных условий эксплуатации, так и для условий воздействия агрессивных и взрывоопасных сред, а также работы по совершенствованию принципов агрегатного построения приборов на основе базовых конструкций и модулей.

Второй этап можно определить как «формирование систем автоматизации управления в различных отраслях промышленности».

Это этап создания ГСП определился проведением работ по созданию нормативно-методических документов определяемых параметры расширения номенклатуры технических средств. Одновременно развернулись работы по использованию системного подхода к регламентации характеристики средств автоматизации новых классов. Разрабатывались новые принципы их построения, определялись технические требования к основным блокам электрической ветви, были получены положительные результаты в создании гидравлических средств автоматики, а также определены требования к бесконтактным электрическим исполнительным устройствам, получившим широкое применение в автоматических регуляторах.

Третий этап развития ГСП относится к середине 70-х годов. Это было время, когда широким фронтом начали внедряться в промышленные системы автоматизации и системы управления промышленными производствами средства вычислительной техники. Цели и задачи централизованного автоматизированного управления производством с участием человека-оператора выдвинули новые требования к техническим средствам ГСП.

В эти годы в Минприборе СССР ускоренными темпами развивается производство управляющих вычислительных комплексов, устройств связи с автоматизированными объектами, средств централизованной обработки информации.

На этом этапе практически все вновь создаваемые технические средства реализуются в рамках унифицированных агрегатных комплексов, использующих системотехнические основы и принципы построения ГСП (в том числе агрегатные комплексы средств вычислительной техники — АСВТ, средств телемеханической техники — АСТТ, средств локальных информационно-управляющих систем — КТС ЛИУС, средств электроизмерительной техники — АСЭТ и др.). Таким образом, этот этап знаменует собой дальнейшее расширение и углубление принципов унификации и агрегирования в промышленном приборостроении.

Проблематику этого периода можно отнести к формированию требований к средствам автоматизации, определяемых идеологией построения систем управления с использованием новых возможностей вычислительной техники.

Закрепление в государственных и отраслевых стандартах принципов унификации и сопрягаемости выпускаемых и вновь создаваемых средств ГСП на основе стандартизации, прежде всего, параметров сигналов связи, источников питания, конструктивно-присоединительных размеров и общего нормирования условий эксплуатации всех средств ГСП обеспечило возможность развития систем промышленной автоматики, созданных в различное время, расширение совокупности технических средств по мере появления новых, более совершенных по своим характеристикам. К концу 70-х годов в составе ГСП выпускалось более 2000 типов промышленных приборов и средств автоматизации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Приборостроение – ХХ век. / сост. М.С. Шкабардня. М.: Совершенно секретно, 2004. – 768 с.
2. Ищенко А.М. Отечественное приборостроение: Становление и развитие. Монография. - М.: «Научтехлитиздат», 2011. – 80 с.
3. Виноградова Г.Н. История науки и приборостроения. – СПб: НИУ ИТМО, 2012. – 157 с.