Научные достижения физиков в Великой Отечественной войны

Введение

9 мая 2012 года исполнится 67 лет со дня Великой Победы  советского народа в Великой  Отечественной войне. Многонациональный  народ нашей страны в борьбе  выстоял, и не просто выстоял,  а победил, сокрушив фашизм, освободив  от него Украину, Белоруссию, Прибалтику, многие государства Восточной  Европы. Победа СССР над фашизмом  навсегда вписана золотыми буквами  в историю человечества. На разгром  врага, на Победу работала вся  страна - и воины, и тыл: женщины,  старики, дети. День Победы «приближали,  как могли» все, но огромный вклад, до сих пор неоцененный, по достоинству, внесли ученые страны. Великий подвиг в годы войны совершали труженики тыла: рабочие, колхозники, учёные, инженеры, конструкторы, которые своим самоотверженным трудом выиграли небывалую битву за металл и хлеб, топливо и сырьё, за создание могучего оружия. Годы войны стали временем смелых и оригинальных творческих решений, высокого подъема творческой мысли учёных и конструкторов. Тематика научных исследований быстро перестраивалась на военный лад. Нужно было в кратчайшие сроки решить три проблемы: 
§Разработка новых систем оружия и обороны. 
§Научная помощь промышленности. 
§Мобилизация сырьевых ресурсов страны, переход с дефицитных материалов на новое сырьё. 
Великая Отечественная война всколыхнула весь народ, в том числе и людей занимающихся наукой, и, конечно, физиков. Всем понятно, что значительную роль в создании современного оружия играет техника, основой которой служит физическая наука. Какой бы новый вид вооружения не создавался, он неминуемо опирается на физические законы: рождалось первое артиллерийское оружие - приходилось учитывать законы движения тел (снаряда), сопротивление воздуха, расширение газов и деформацию металла; создавались подводные лодки – и на первое место выступали законы движения тел в жидкостях, учет архимедовой силы; проблемы бомбометания привели к необходимости составления таблиц, позволяющих находить оптимальное время для сброса бомб на цель. В своей работе я бы хотела изучить оружия того времени, в каких условиях они создавались, сколько времени нужно было для их создания. Объектом моего исследования является оружия Великой Отечественной войны и ученые, которые внесли большой вклад в их создание.

 

Цель работы – изучить научные достижения физиков в Великой Отечественной войны.

 

Поставленные  мною задачи:

• Изучить какие были научные открытия.
• Познакомиться  с учеными, которые внесли большой вклад в победу в ВОВ.
• Изучить оружия того времени.

 

 

Гипотеза:  Во время войны не возможно достичь победы или мира без усовершенствованного вооружения.

 

Глава 1. Научные  открытия во время Великой Отечественной  войны 

Первым делом  учёные начали разработку сплава стали с легирующими  элементами, в результате чего получился  сплав стали с никелем, который  придал стали вязкость, механическую прочность и коррозийную стойкость. В результате увеличения прочности  уменьшилась толщина брони и  возросла маневренность бронетанковой  техники из-за уменьшения её веса. Также  был применен не прямой угол 90о, а 45о  угол наклона, т.е. возможность рикошета снарядов врага от корпуса танка. За счет этого увеличилась выживаемость машины в бою. 
Нужно было создать машину, которая не боялась бы ни пулемёта, ни колючей проволоки. Три качество танка огонь, скорость, броня должны были так сочетаться в конструкциях, чтобы ни одно из них не приносилось в жертву другим. Нашим конструкторам во главе с М.И.Кошкиным был создан лучший танк периода 2-ой мировой войны Т-34.Танк был хорош. Так как в осеннюю распутицу, когда немецкие танки безнадежно вязли в грязи, танк Т-34 оставался единственным танком, которому грязь была не страшна, т.к он имел минимальный вес. Башня танка была рекордно быстрой. Она давала полный оборот за 10 секунд вместо обычных 35. Благодаря небольшому весу и размеру, поворотливость танка была превосходной, броня с повышенным содержанием никеля не только самая прочная, но имела самые выгодные углы наклона, поэтому была неуязвима. В самые короткие сроки, дни и бессонные ночи напряжённого труда, люди неделями не выходили из холодных цехов и в конце 1941 года отправили на фронт эшелон с боевыми машинами.

Непрерывно повышалось качество и огневая мощь артиллерийско-стрелкового  вооружения, но это было не единственной нашей задачей. Так учёные и рабочие  Ленинграда продолжали трудиться в  невероятно тяжелых, нечеловеческих условиях.  
Зима 1941 года была ранней. Стужа по ночам стояла такая, что вода в радиаторе машин превращалась в лед, а антифриза не хватало. Нужен был антифриз не из спирта, а из чего-нибудь другого. Для испытания смесей текстильному комбинату был выделен лёгкий танк БТ-7. В лаборатории развернулась круглосуточная, изматывающая работа, но блокадный антифриз был создан вовремя. Однако возникла новая проблема в Ленинграде начали иссякать запасы бензина. Авиационного горючего осталось на несколько дней, а автомобильного только на 7. Военный совет и штаб фронта обратились к учёным с новым заданием изготовить заменитель бензина из веществ, имеющихся в городе. За несколько дней в лаборатории был разработан метод каталитического крекинга, позволяющий получить неплохое горючее из пихтового масла, которое имелось в огромных количествах (запасах) на парфюмерных фабриках. 
21 июня 1941 года, в канун войны, группа создателей метода размагничивания кораблей сдавала военной комиссии специальные, предназначенное для этой цели оборудование на одном из линкоров в Балтийском море. С 22 июня срочно стали устанавливать противоподводнолодочное оборудование. На Черном море кораблям грозила та же опасность. Закончив работы на Балтике, ученые сотрудники ЛФТИ приехали в Севастополь. 
Советская судостроительная промышленность удовлетворяла нужды флота. В годы войны было построено выше одной тысячи военных кораблей и катеров различных классов. Совершенствовалось вооружение, осваивались новые технологические средства, новые торпеды, различные типы мин, радиолокационные и гидроакустические устройства. 
Авиационная промышленность уже в первой половине 1942 года восстановила и расширила свои мощности, а со второй половины того же года стала неуклонно наращивать выпуск самолетов и авиадвигателей. Основные типы советских самолетов (им противостояли известные фирмы Юнкерс, Доронье Мессершмит, Хойнкель и др.), максимально приспособленные к серийному производству, выпускались тысячами и десятками тысяч. Самым массовым самолетом советских ВВС стал штурмовик ИЛ-2, прозванный нашими воинами летающим танком, а враг называл его летающей смертью. Он имел могучую броню и вооружение. Всего за годы войны было освоено и запущено в серийное производство 25 топов новых и модернизированных самолетов и 23 типа авиационных двигателей. С лета 1943 года превосходство в воздухе полностью перешло на нашу сторону. Большой вклад в создание и совершенствование новых самолетов внесли талантливые авиационные конструкторы под руководством Архангельского, Ильюшина, Лавочкина, Туполева, Яковлева и других, а также конструкторов авиамоторов: Климова, Микулина, Швецова и других. Несмотря на невероятно тяжелые условия, Советский Союз самостоятельно и за счет собственных ресурсов обеспечил свою армию всеми необходимыми и технически совершенными средствами ведения боя. 
Это особенно важно именно сейчас, ведь сегодня ученые мира владеют знаниями о смертоносном оружии, способном уничтожить ВСЁ живое. И потому каждый из нас обязан помнить о том, сколько невыносимого горя принесли войны. Ведь во Вторую мировую войну только наших воинов погибло около 30 миллионов человек. Вдумайтесь в эту цифру. 
Победа наша это единение народов всех национальностей, всех республик, всей страны. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Вклады ученых для победы.

 

Размагничивание судов

Еще до войны в Ленинградском  физико-техническом институте под  руководством профессора А.П. Александрова группой ученых были начаты работы по уменьшению возможности поражения  кораблей магнитными минами. В их ходе был создан обмоточный метод размагничивания  судов. Известно, что земной шар создает  вокруг себя магнитное поле. Оно  небольшое по величине, всего около  десятитысячной доли Тесла. Однако его  достаточно, чтобы ориентировать  стрелку компаса по своим силовым  линиям. Если в этом поле находится  массивный предмет, например, корабль, и железа (вернее стали) в нем много, несколько тысяч тонн, то магнитное  поле концентрируется и может  увеличиться в несколько десятков раз. В начале августа 1941 группа ученых в составе А. П. Александрова, И. В. Курчатова, Ю. С. Лазуркина, С. Е. Лысенко, П. Г. Степанова, К. К. Щербо предложили эффективные методы и средства борьбы с вражеским минным оружием. Был осуществлен разработанный ранее советскими учеными способ защиты кораблей от магнитных мин путем нейтрализации магнитного поля, создаваемого корабельными корпусами. Прежде всего размагничиванию подверглись подводные лодки, а после них — тральщики. Размагничивание корабля позволило плавать куда увереннее. Этот подвиг ученых увековечен памятником им в Севастополе. На кораблях специальным образом располагали большие катушки из проводов, по которым пропускался электрический ток. Он порождал магнитное поле, компенсирующее поле корабля, т.е. поле прямо противоположного направления.  В ходе войны минное оружие постоянно совершенствовалось, повышалась его боевая эффективность. Появились магнитные, акустические и магнитно-акустические мины. Траление магнитных мин сначала проводилось деревянными катерами-тральщиками. Для уничтожения акустических и магнитно-акустических мин применялись катера-охотники, которые, маневрируя на средних ходах, сбрасывали глубинные бомбы. Однако эти методы борьбы с минной опасностью были примитивными и недостаточно эффективными. Дело в том, что на деревянных катерах было немало металлических предметов. Корпуса катеров-тральщиков и морских охотников нуждались в размагничивании. Все боевые корабли подвергались в портах «антимагнитной обработке» и выходили в море размагниченными. Тем самым были спасены многие тысячи жизней наших военных моряков.

 

Магнитный механизм для подрыва танков

В начале войны к ученым обратились представители инженерных войск с просьбой выяснить, нельзя ли разработать подобную мину не для кораблей, а для танков. Эта работа была сделана на Урале. Физикам предоставили несколько танков. Провели измерения магнитного поля под ними на разных глубинах. Оказалось, что поле довольно заметное, и можно было попробовать применить магнитный механизм для подрыва танков. Однако ставилось важное дополнительное требование: сама мина должна содержать как можно меньше металла. Ведь к тому времени уже были разработаны миноискатели. Потребовалось придумать специальный сплав для своеобразной стрелки «компаса», замыкающего цепь, содержащую небольшую батарейку, сплав, легко намагничивающийся под действием поля танка. В результате работы суммарное количество металла ограничивалось 2-3 граммами на одну мину, а магнитик из сплава был настолько хорош, что позволял подорвать не только танк, но и автомашину. Что уж говорить о паровозах... Также Качугин А.Т. предложил методы изготовления дешёвых (бесцериевые кремни) зажигалок, что решало проблему дефицита спичек, разработал одну из модификаций “зажигательных бутылок”, которая использовалась против немецких танков зимой 1941 при обороне Москвы. Бутылка с самовоспламеняющейся жидкостью КС, падая на твердое тело, разбивалась. Жидкость разливалась и горела ярким пламенем до 3 минут, достигая температуры 1000°С. Еще была создана Качугином А.Т. "партизанская мастика" – тол. Обезвредить его было невозможно. Внешне он напоминал кусок мыла. Партизаны крепили его под вагонами. Немецкий эшелон набирал скорость, и “мастика” под воздействием встречного ветра взрывалась..

 

Разработки теории взрыва, получения порохов и взрывчатых веществ

Академик Ю.Г. Мамедалиев в 1941 г. выполнил работу по синтезу толуола. Толуол — метилбензол. Его использовали для получения тротила. Тротил с щелочами образует соли, которые легко взрываются при механических воздействиях. Материал использовали для производства взрывчатых веществ, зарядов к разрывным снарядам, подводным минам, торпедам. Во время Второй мировой войны его было произведено около 1 млн. т.

 

Орлы воздушных  армий

В разгар Великой Отечественной  войны. В суровых условиях военного времени, был создан ряд новых  машин. Назовём лишь несколько:

истребитель высокого класса Ла-5 (конструктор С.А. Лавочкин) обладал  скороподъёмностью, маневренностью, огневой  мощью и большим потолком полёта ( более 11 км); он был прост в управлении и лёгок, от предыдущей модели ЛаГГ-3 отличался более мощным двигателем пятиконечной формы с воздушным охлаждением, такой двигатель, как броня, защищал лётчика при лобовых атаках;

Як-3 – самый лёгкий и  маневренный истребитель Второй мировой войны (1943 г., конструктор А.С. Яковлев); взлётная масса 2650 кг, потолок 12 км, для подъёма на 5 км требовалось всего 4,1 мин;

модифицированный штурмовик  Ил-2 (1942 г., конструктор С.В. Ильюшин) с форсированным двигателем и  крупнокалиберным пулемётом; скорость до 430 км/ч; хвостовая часть была защищена стрелковой установкой; фашисты прозвали его « чёрной смертью»;

пикирующий бомбардировщик Ту-2 (КБ А.Н.Туполёв) с двумя двигателями  мощностью по 1361,6 кВт, потолок 9,5 км, дальность полёта 2100 км; скорость до 570 км/ч, бомбовая нагрузка 100 кг! Специальное  оборудование позволяло прицельно  сбрасывать бомбы при разных режимах  полёта – по горизонтали и при  пикировании.

 

Дорога жизни

В истории обороны Ленинграда, когда город 29 месяцев, почти 2 года, был во вражеском кольце, и в  деятельности ленинградских ученых во время блокады есть эпизод, который  связан с «Дорогой жизни». Эта дорога пролегала по льду замерзшего Ладожского озера: была проложена автотрасса, связывающая  окруженный врагом город с Большой землей. От нее зависела жизнь. Вскоре выяснилось на первый взгляд совершенно необъяснимое обстоятельство: когда грузовики шли в Ленинград максимально нагруженные, лед выдерживал, а на обратном пути, когда они вывозили больных и голодных людей, т.е. имели значительно меньший груз, лед часто ломался, и машины проваливались под лед. Руководство города поставило перед учеными задачу: выяснить, в чем дело, и дать рекомендации, избавляющие от этой опасности. Физик П.П. Кобеко установил, что главную роль играет деформация льда. Эта деформация и распространяющиеся от нее по льду упругие волны зависят от скорости движения транспорта. Критическая скорость 35 км/ч: если транспорт шел со скоростью, близкой к скорости распространения ледовой волны, то даже одна машина могла вызвать гибельный резонанс и пролом льда. Большую роль играла интерференция волн сотрясений, возникающих при встрече машин или обгоне; сложение амплитуд колебания вызывало разрушение льда.

 

Мы от меча шагнули  до ракеты, чтобы спасти планету  от огня

Учёные вложили свои знания и труд в создании новых артиллерийских установок – реактивных, - которые  обеспечивали мощный маневренный огонь  и массивные залпы, они были любовно  названы в народе «катюшами». Реактивные снаряды имели ряд преимуществ  перед обычными: заряд, сообщающий движение, находился внутри, отсутствовала отдача при выстреле, а потому не требовались дорогие орудийные стволы из высококачественной стали. Эти установки были малогабаритными и монтировались на автомобилях. Для увеличения дальности полёта реактивного снаряда учёные предложили удлинить заряд, использовать более калорийное топливо или две одновременно работающие камеры сгорания. Для улучшения этого оружия, ещё очень несовершенного из-за своей новизны, было создано КБ во главе с В.П.Барминым – крупным учёным в области механики и машиностроения. Во всех военных операциях, начиная с лета 1944 г., реактивная артиллерия уже выступала как мощное средство подавления врага. И в этом – творческий подвиг создателей такого оружия.

 

Дни и ночи у  мартеновских печей, не смыкала наша Родина очей

В этой всем известной песне  говорится о Дне Победы над  фашизмом. Металлурги наряду с другими  специалистами внесли свой большой  вклад в Победу нашего народа в  Великой Отечественной войне. Для  изготовления брони танков и пушек  применялась сталь (сплав железа, вольфрама с углеродом до 2% и  другими элементами), для производства корпусов самолетов использовался  алюминий. Сплав меди и 50 % цинка —  латунь — хорошо обрабатывается давлением  и имеет высокую вязкость. Использовался  для изготовления гильз, патронов и  артиллерийских снарядов, так как  обладает хорошим сопротивлением ударным  нагрузкам, создаваемым пороховыми газами.

 

Творческая смекалка в условиях суровых будней

Как много значили научно- технические знания и творческая смекалка в условиях суровых партизанских будней! Большая надежда возлагалась  на самодельные средства – простые, надёжные, которые можно было лёгко  изготовить из имеющихся под рукой  материалов, замаскировать и спрятать. Много среди партизан умельцев, мастеров на все руки. Когда кончились запасы взрывчатки, партизаны действовали вручную: ломами, гаечными ключами, различными рычагами портили железнодорожные пути, устанавливали рельсовые клины и пускали под откос составы. Именно для бойцов « невидимого фронта» создал свой « партизанский котелок» академик А.Ф. Иоффе. В этом котелке из нескольких десятков термопар сурьмянистый цинк – константан был смонтирован простейший термогенератор. Когда в котелок наливали воду и помещали над костром, спаи термопар, размещённые с внешней стороны, в его дне, нагрелись пламенем, а другие – внутренние – оставались холодными ( имели температуру воды). И хотя разность температур спаев составляла всего 250 – 300 °С, этого было достаточно для выработки электроэнергии, необходимой для питания радиопередатчиков. Такие « котелки» помогали обеспечить партизанам радиосвязь.