"Техника-молодежи" 1978 г №7, с.24-26, 35

...Три-четыре человека вынесли из кузова грузовичка низкий широкий цилиндр на разножках, поставили наземь, потом подвезли к нему на тачке бутылкообразный снаряд. Закрепили его в вертикальном положении в верхней части цилиндра, отошли в сторонку, и над притихшим полем прокатился ракетный гром, в небо взметнулся фонтан дыма и измельченной земли. Не прошло минуты, как этот снаряд прорыл в грунте колодец глубиной десять метров...

Вот так проходил один из экспериментальных запусков ПРС — подземного реактивного снаряда конструкции инженера М. Циферова. Да, того самого М. Циферова, который еще тридцать лет назад получил первое авторское свидетельство на принципиально новый способ бурения — автономными снарядами, в 1965 году зарегистрировал в Реестре изобретений СССР свой ПРС, а спустя три года начал целую серию удачных запусков подземных ракет. Любопытно, что первый ПРС ушел в землю там, где 45 лет назад взмыла первая советская ракета ГИРД-09.

За последние тринадцать лет М. Циферов и его коллеги испытали много ПРС различных модификаций в самых разнообразных условиях. И почти в каждом случае надежный, простой и мобильный ПРС в считанные секунды уходил на 20 м в глубь земли. Поэтому сотрудники М. Циферова считают, что реактивное бурение обещает в эффективности превзойти обычное во много раз. Что это, чрезмерный оптимизм? Нет, но, прежде чем с цифрами доказать справедливость этих выводов, мы хотели бы в общих чертах ознакомить читателя с устройствам и принципом действия ПРС, работающего на твердом топливе: такие снаряды не единожды проверялись в полевых условиях.

КАК ЛЕТАЮТ ПОД ЗЕМЛЕЙ

В двух словах ПРС — это цилиндр, наполненный твердым топливом, в хвостовой части которого находится запальное устройство и рабочая камера с несколькими соплами типа Лаваль, сконцентрированными в трех ярусах.

ПРС устанавливают на пусковой вертикально, носом вниз, чтобы придать ему нужное направление (у ракет космических все наоборот), затем стартовик включает электрозапал. Теперь снаряду предстоит действовать самостоятельно. В рабочей камере вспыхивает пламя, раскаленная газовая струя со сверхзвуковой скоростью устремляется в сопла. Вырываясь из сопел нижнего яруса, она разрушает грунт, прокладывая путь снаряду, потоки огня из среднего яруса сопел бьют в стороны, расширяя выработку. При этом, опускаясь все глубже и глубже, ПРС не касается стенок выработки, этому мешает уносящаяся вверх смесь газа и земли, а сам газ, обтекая породу, настолько охлаждается, что даже не обжигает краску, покрывающую корпус снаряда. Вот так и летает подземная ракета М. Циферова.

На снимках: Старт! И в небо взметнулся огромный столб дыма. Головная часть ПРС после пуска. Так выглядит скважина диаметром 1 м, проделанная ПРС в грунте. Справа — схема подземной ракеты второго поколения, которая будет работать на жидком топливе.

При этом большая часть энергии, развиваемая двигателем ПРС (а она достигает 5-100 тыс. л. с), уходит не на движение снаряда (он спускается за счет собственного веса), что свойственно ракетам классическим, а исключительно на полезную работу — разрушение и выброс грунта. Вот таким-то образом ПРС и проходят за считанные секунды скважины глубиной в десятки метров и диаметром 250— 1000 мм в грунтах разной категории.

До сих пор мы рассказывали о ПРС, работающих на твердом топливе. Это не случайно — группа энтузиастов делала и испытывала только такие снаряды, но теперь настало время для ракет второго поколения — жидкостных. На этот раз, как видите, полная аналогия с «классикой»!

У этих снарядов мощность будет повыше, а потому и в недра они уйдут значительно глубже. Важен принцип, а он, как показал опыт твердотопливных ПРС, оказался верным. Но, разумеется, с появлением новых, более сложных ракет появится и масса новых проблем. Наверняка ведь придется разрабатывать оригинальную систему управления ракетой на подземном маршруте, выбирая, что лучше: передача команд по проводам или предварительное программирование; немало времени уйдет на конструирование сопел для проходки скважин в грунтах различной плотности, вплоть до скальных пород. Кстати сказать, в Московском горном, Харьковском авиационном институтах и некоторых других учреждениях пробовали разрушать гранит высокотемпературной газовой струей. И что же? Скорость проходки хоть и достигала десятков метров в час, но энергия, развиваемая такими установками, оказалась на порядок ниже, чем у ПРС.

Но это эксперименты. А подземные ракеты уже «летают». Правда, пока они ныряют в землю всего на 20 м, однако в этом «виновен» двигатель на твердом топливе, работающий не больше 5-20 с. А вот когда ПРС зарядят топливом жидким, то время его «полета» увеличится до десятков минут, а в будущем и до нескольких часов. Невольно напрашивается еще одна аналогия: ракета Ф. Цандера и М. Тихонравова, которая упоминалась в начале этой статьи, поднялась всего лишь на 400 м, ныне ее наследницы достигли Луны и Венеры.

По прикидочным — о точности без соответствующей экспериментальной базы говорить не приходится — расчетам, от ПРС можно ожидать путешествий на значительные глубины. Но это дело недалекого будущего. А сейчас надо подумать о том, где подземные ракеты М. Циферова нашли бы применение уже в наши дни.

ТРАССЫ ПОДЗЕМНЫХ РАКЕТ

Начнем с того, что ПРС помогут строителям быстро пробивать неглубокие скважины небольшого диаметра для свай и других несущих конструкций, применяемых при возведении корпусов новых заводов и других промышленных объектов. Ведь только на КамАЗе рабочие вырыли до 40 тыс., а на «Атоммаше» — 60 тыс. таких скважин. Времени на эту тяжелую работу, конечно, ушло очень много. Пригодятся ПРС и при воздвижении линий электропередачи, установке опор мостов, при прокладке подземных газо- и водопроводов, систем связи — дело в том, что движение подземной ракеты по горизонтали в принципе ничем не отличается от вертикали.

Понадобятся ПРС и горнякам, чтобы быстро пробивать опять-таки неглубокие шурфы для вскрышных работ на карьерах и рудниках, удлинять шахтные стволы. А геологи? Ежегодно они роют десятки тысяч скважин для сейсмических исследований, разведки полезных ископаемых (и не только на суше, но и на дне морском), добывают из глубины пробы грунта — керн. Кстати сказать, М. Циферов уже позаботился об этом, сконструировав специальную головку ПРС, рассчитанную именно для этих целей. А ведь геологам нередко приходится доставлять буровые установки в так называемые труднодоступные районы, и обходятся такие операции, конечно, недешево. Наконец, ракеты М. Циферова наверняка пришлись бы по душе работникам сельского хозяйства и ирригаторам — какой агрегат, кроме ПРС, способен мгновенно вырыть колодец или дренажную скважину? Между прочим, колхозники саратовского Заволжья уже успели убедиться в эффективности нового способа бурения: в 1973 году они получили в подарок от ракетчиков два глубоких колодца диаметром 720 и 820 мм. И уж конечно, нельзя не вспомнить о железнодорожниках и метростроевцах, тратящих немало сил, времени и средств на проходку туннелей. А с ПРС дело пошло бы куда быстрее.

А если заглянуть в будущее, то почему бы не представить подземные ракеты, роющие пещеры для научных станций на Луне и на других планетах... Фантастика? Что же, вернемся на землю, в сегодняшний день. Вполне вероятно, что некий придирчивый читатель поспешит задать неизбежный вопрос: проекты-то проектами, а кто конкретно сейчас интересуется ПРС?

ЗАКАЗЧИКИ ЕСТЬ, А РАКЕТ НЕТ

Начнем с того, что к идее М. Циферова со вниманием отнеслись такие видные ученые, как академики В. Кириллин, Я. Зельдович, В. Котельников, А. Шейндлин, А. Тихонов, А. Ишлинский, Б. Жуков, А. Трофимук, доктора технических наук А. Минаев, Л. Дербенев (горняк), А. Мишуев (газодинамик) и Г. Покровский (физик). Кроме того, работу подземных ракетчиков весьма положительно оценили председатель Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР Ю. Максарев, заместитель председателя Государственного комитета науки и техники СССР Г. Алексенко. Список этот можно было бы и продолжить, но пора назвать и производственников.

На имя М. Циферова уже несколько лет идут письма почти со всей страны: геологи из Красноярского края и Ессентуков, горняки из Краснотурьинска и Кривого Рога, Самарканда и Конотопа, Иркутска и Донецка, строители из Мурманска и Балхаша, Тулы и Челябинска, Саратова и Фрунзе настойчиво спрашивают у изобретателя, где можно получить его ракеты, когда начнется их серийное производство — они же нужны нашему народному хозяйству!

На последний вопрос, по мнению М. Циферова, можно дать однозначный ответ: ПРС встанут на конвейер лишь в том случае, если работой над ними займется организация, созданная по совершенно новому принципу. Уж коли способ газодинамического бурения возник на стыке наук, ранее соприкасавшихся крайне редко, то в этой организации плечом к плечу должны трудиться специалисты по газодинамике и геологии, баллистике и термодинамике, горняки и ракетостроители. Они-то объединенными усилиями и будут проектировать новые ПРС, точно учитывая и потребности различных отраслей народного хозяйства, и характерные особенности местности, где появятся стартовые площадки подземных ракет. К сожалению, такой организации пока нет, и никому не ведомо, когда же она появится, в чьем ведении будет находиться... В чем же дело? Быть может, ракеты М. Циферова и не так уж хороши, как это кажется на первый взгляд?

В таком случае

ПОСПОРИМ С ОППОНЕНТАМИ

Да, как обычно бывает в истории техники, вокруг новинки неизбежно собираются не только ее приверженцы, но и непримиримые противники. Так было и в этом случае.

Представители одной группы оппонентов, к примеру, утверждают, что при столь быстрой проходке подземная ракета, как говорится, физически не сможет брать пробы грунта. Но они совершенно упускают из виду, что у М. Цнферова есть три авторских свидетельства на самые различные способы забора кернов ПРС. По мнению других же пессимистов, новый способ непроизводителен, обходится чересчур дорого и поэтому никак не сможет конкурировать с обычным. В этом случае нам придется обратиться к цифрам.

Не станем подсчитывать время, которое монтажники тратят на сооружение многотонной и сложной вышки, и сравнивать его с подготовкой к старту ПРС, о чем рассказывалось в начале статьи.

Сравнить попробуем показатели более существенные: среднюю скорость проходки — разумеется, в одинаковом грунте — и экономичность.

Одна из наиболее распространенных буровых установок, ЛБУ-50, пронизывает своим «жалом» полтора метра глинистого грунта в течение часа, а в более плотном движется вчетверо медленнее. Не помогут ли здесь ПРС?

Сравнительно неглубокие (до 10 м) шурфы, которые ПРС проходит за 10 с, у нас еще в большинстве случаев роют вручную со «скоростью» 1-2 м в смену. А один метр такой проходки в центральных районах РСФСР обходится государству от 12 до 19 руб.

И уж коли речь зашла о стоимости, придется привести еще несколько цифр. Для того чтобы пробурить в суглинке метровую скважину диаметром 250 мм установкой УРБ-25 или УПБ-25, нужно затратить 2,4 руб. Та же работа, выполненная ПРС с жидким топливом, обойдется в 1,4-2,0 руб., а с твердотопливным — в 16-20 руб. Дороговато? Но ведь эти данные рассчитаны по экспериментальным пускам, а когда подземные ракеты пойдут в массовое производство, это число уменьшится в 8-10 раз. К тому же стоимость ПРС можно значительно снизить, сократив количество одних деталей и заменяя другие дешевыми и заправляя ракеты иными, опять-таки дешевыми видами топлива.

Следовательно, оппоненты во многом не правы. Совершенно очевидно, что ПРС по всем статьям превосходит традиционные способы глубинного бурения, позволяет геологоразведчикам экономить время и облегчает их работу.

Недаром же изобретением М. Циферова столь живо заинтересовались наши производственники, и не только они. Приоритет СССР в новом способе проходкн горных пород защищен патентами во многих зарубежных странах. Как видно, тамошние специалисты уже убедились в эффективности подземных ракет советского изобретателя.

А вот наши ведомства продолжают многолетние бесплодные разговоры, и работа маленького коллектива М. Циферова практически свернута. И это в то время, когда строители, геологи и горняки засыпают М. Цнферова заказами, когда нашлись предприятия, готовые хоть сегодня поставить ПРС на конвейер... Кто же за все это несет ответственность?

От редакции. Постоянные читатели журнала, видимо, помнят статью О. Жолондновского «Подземный рейс огненной фрезы» (см. «ТМ» № 12 за 1966 год), в которой рассказывалось о первых изобретениях М. Циферова. С тех пор прошло 12 лет. Интерес к изобретению проявили не только советские предприятия, но и зарубежные фирмы, а дело... так и не сдвинулось с места. Вот почему мы снова обратились к этой теме. Надеемся, что после второй публикации соответствующие организации и ведомства наконец решат судьбу ПРС, и наши горняки, геологи и строители получат столь нужные им подземные ракеты.