Прямо в яблочко
Почему ЦНИИТОЧМАШ выбрал КОМПАС-3D для проектирования вооружений
Вот парадокс: в том, что главное оружие человека — интеллект, легче всего убедиться, когда видишь, как создается вооружение. Подмосковный город Климовск легко может оспорить звание «кузницы русского оружия» у Тулы. Только это, пожалуй, еще и кузница инженерных идей. Именно здесь расположен Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения, где придумывают, конструируют, совершенствуют и испытывают десятки видов вооружений: стрелковое оружие и боеприпасы, полную боевую экипировку военнослужащих, минометные и артиллерийские системы, тренажеры-имитаторы, аппаратуру наведения высокоточного оружия... Наш лонгрид — о том, почему патрон важнее винтовки, как КОМПАС-3D облегчает жизнь изобретателям и что же такое импортозамещение с головы до пят.
ЦНИИТОЧМАШ — ведущее российское предприятие по разработке перспективных видов боевого вооружения. И речь идет не только о патронах, стрелковом и артиллерийском оружии или экипировке. Здесь рождаются целые программы вооружений, к реализации которых подключаются все отделы института, а затем и другие предприятия.

Разработка любого стрелкового оружия начинается с патрона, именно он задает тон (неудивительно, что слово патрон используется еще и для обозначения начальника, хозяина!). Изделие небольшое, но мало кто задумывается, чего стоит изготовить патрон. Технологи ЦНИИТОЧМАШ — а над патронами работают в основном технологи — решают самые разные задачи по совершенствованию боеприпасов: например, повысить бронебойность патронов или эффективность стрелкового оружия в условиях затрудненной видимости, разработать патроны для образцов специального оружия — подводного, бесшумного, антитеррористического. Кроме того, институт всегда славился тем, что здесь выпускались комплексы вооружений — патрон плюс оружие. Спецобразцы «Вал», «Винторез», пистолеты СР-1, СР-2, пулемет «Печенег» — все они разрабатывались каждый под свой патрон.
Интересный факт: пулемет Калашникова имеет сменный ствол — после некоторого количества выстрелов ствол разогревается, теряются баллистические характеристики, его надо менять. В ЦНИИТОЧМАШ ПК был доработан до пулемета «Печенег»: ствол у него всего один на весь срок службы.
Продолжением вооружения является экипировка. Обыватель ошибается, полагая, что главная ее составляющая — одежда. Экипировка является высокотехнологичным и концептуально продуманным комплексом средств, необходимых для ведения боя и сохранения жизни бойца. ЦНИИТОЧМАШ разрабатывает функционально и конструктивно связанные между собой системы поражения, защиты, управления, жизне- и энергообеспечения: это и снаряжение, и средства навигации или предупреждения об опасности, и источники электропитания, и продовольствие, и, конечно, само стрелковое оружие, устройства прицеливания, гранатометные и огнеметные средства.

Сегодня институт является лидером в отрасли по разработке экипировки военнослужащего. В 2014 году были успешно завершены государственные испытания боевой экипировки «Ратник», так называемого «комплекта солдата будущего», головным разработчиком которого выступил ЦНИИТОЧМАШ.
Одним из наиболее приоритетных для нашего института направлений является работа над боевой экипировкой второго поколения «Ратник». Всего в экипировке российского военнослужащего насчитывается более 70 элементов,которые взаимосвязаны и дополняют друг друга конструктивно и функционально, обеспечивая максимальную эффективность выполнения боевых задач. «Ратник» — это пример полного импортозамещения, здесь все, от электроники до одежды, придумано, спроектировано и сделано на территории России.
Денис Богданов
руководитель службы АСУ ЦНИИТОЧМАШ
Одним из передовых в ЦНИИТОЧМАШ считается артиллерийское направление. 25-й отдел института разрабатывает и производит управляемое артиллерийское вооружение и системы защиты от высокоточного оружия. «Знамя» отдела — система Нона, сочетающая в себе особенности гаубицы и миномета, а одна из последних знаковых разработок — установка Нона-М1, казнозарядный миномет, ориентированный на широчайшую номенклатуру боеприпасов. Вот сейчас отдел занимается созданием перспективной артиллерийской установки нового поколения, о которой мы, конечно, не расскажем.
В институте разрабатываются и стрелковые тренажеры для обучения и тренировок, в том числе стрельбе из оружия, созданного другими предприятиями. Тренажеры уникальны тем, что моделируют все процессы, происходящие во время выстрела — отдача, движение затворной рамы, летящие гильзы. После него реальная стрельба на полигоне не вызывает у бойца страха или каких-либо технических проблем. Кроме того, на тренажере отображаются все ошибки, допущенные стрелком. Создание такой техники возможно только благодаря огромной научной базе и опыту специалистов ЦНИИТОЧМАШ, которые с этим оружием работают, которые выдвигали к нему требования.

У ЦНИИТОЧМАШ есть еще одна важная особенность. На базе института создан Государственный демонстрационно-испытательный центр, где тестирование проходят опытные и серийные образцы боевого, служебного и гражданского стрелкового оружия и патронов. Полигон располагает ресурсами для климатических, виброударных, акустических, электромагнитных, термовакуумных испытаний. Та же экипировка «Ратник» была испытана в центре на реальных бойцах, с которых по ходу тестирования снимали медицинские показания. Вся эта мощная научно-техническая база используется не только для разработок самого ЦНИИТОЧМАШ — на испытания и сертификацию приезжают другие российские производители оружия и боеприпасов, свои испытания дронов здесь даже проводил Фонд перспективных исследований.
Такое многообразие действительно прогрессивных технологий, над которыми годами работают лучшие инженерные умы, впечатляет. И этот эффект усиливается, когда понимаешь, что и артиллерийские системы, и специальное и общевойсковое стрелковое оружие, и экипировка «Ратник» конструируются сегодня в системе КОМПАС. О том, как создается высокотехнологичное оружие, мы поговорили с ведущим инженером-разработчиком отдела артиллерийских разработок ЦНИИТОЧМАШ Дмитрием Мелиховым.
Дмитрий Мелихов
ведущий инженер-разработчик отдела артиллерийских разработок ЦНИИТОЧМАШ
«Сегодня технологии изготовления и проектирования артиллерийских систем уже не те, что были несколько десятилетий назад. Техника роботизируется, все стремятся к сокращению габаритов массы и стоимости машины. Меняются подходы к проектированию самих орудий. Если раньше боевое отделение проектировалось, исходя из конструкции орудия, то теперь орудия разрабатываются в контексте применения в конкретном боевом отделении, а это накладывает свои ограничения.

Другими стали и инструменты проектирования. Раньше инженер-компоновщик рисовал ворох калек (процесс сродни работе со слоями в фотошопе), на каждой отрисовывал приборы в определенном виде, масштабе. Теперь с помощью 3D можно на любом из этапов проектирования увидеть, как все будет в машине, продумать расположение органов управления, эргономику, к которой, кстати, в военной технике предъявляются очень жесткие требования. Да и вообще сложность реализации современных образцов бронетехники сегодня порой приближается к авиастроению.

Система Нона была создана в 70-х годах, тогда в башне машины содержалось порядка 10 основных электронных приборов. Следующая «реинкарнация» Ноны, самоходная гаубица/миномет Вена содержит уже до 20 основных приборов, и это исключая прицелы, командирские башенки и тому подобное. На современных самоходных артиллерийских орудиях количество приборов выросло уже до 40-50. Да что там говорить: если посмотреть на номенклатуру кабелей, которые мы используем, то плотность их переплетения такова, что, кажется, машина может обойтись и вовсе без брони! Системы навигации, связи, обеспечения стрельбы, механизмы — все это влияет на проектирование. В чертежной группе на изделие порой может доходить до 700 чертежей. Создавать такую технику в сжатые сроки без 3D-инструмента просто невозможно. И мы работаем в КОМПАС-3D.
Над большими сборками наши инженеры сейчас трудятся не обособленно, а коллективно, в контексте всей машины, используя среди прочего и компоновочную геометрию в КОМПАС-3D. Наше изделие состоит из ~8000 деталей вместе с крепежными элементами — держать такие вещи в памяти компьютера сложно. Конструктор получает габариты, присоединительные места, создается компоновочная геометрия. Особенно это актуально, когда над изделием работает более трех человек — у кого-то редукторы, у кого-то металлоконструкции, у кого-то пространственные механизмы, и все это надо втиснуть в ограниченные объемы. Тогда возможность использовать компоновочную геометрию выходит на первое место.

Еще один момент — требования к точности проектирования. Когда-то на Волгоградском тракторном заводе нам говорили, что минимальные зазоры в машине при размещении разнотипных механизмов должны быть не менее 10 мм, потому что на производстве сложно обеспечить стыковку ближе — начинается брак. Сейчас, работая в 3D, мы делаем настолько плотную набивку в приборном комплексе, что на стенках той же башни буквально нет живого места.

Не так давно у нас был жесткий цейтнот по сдаче опытного образца. Мы сделали 3D-сборку, получили чертежи, по ним быстро произвели сварку. И все собралось без доработок. Не обходимся мы и без приложений к КОМПАС-3D. Так, например, все наши машины оснащены пневмосистемами. Составляющие их трубки проходят по бортам, крыше машины, обходят силовые элементы. Раньше по месту прохождения пневматики просто наваривались бонки, и инженер каким-то образом пытался проложить трубки. Благодаря Трубопроводам 3D мы с первого раза можем сделать сложнейшую пневмоститему».
Жизнь 3D-модели продолжается и после завершения проектирования. Команда Дмитрия отдает в производство чертежи, документацию и 3D-модели, это упрощает для конструкторов на производстве задачу по проектированию оснастки, отработки чертежей под данное производство, а в некоторых случаях облегчается сборка изделия. Используют модели и некоторые предприятия, с которыми ЦНИИТОЧМАШ работает по кооперации, — они изготавливают сложные детали, к которым делают управляющие программы для станков с ЧПУ. Кстати, миномет Нона-М1 был сдан заказчику впервые в истории института в соответствии с ГОСТом на электронные носители — в Минобороны хранится диск с полным набором электронной документации, выполненной в системе КОМПАС-3D.

«Помню, когда я учился в университете, отношение к КОМПАСу было как к обычной чертилке. Теперь все изменилось: если раньше наша команда использовала около 10% потенциала системы, то теперь мы выжимаем КОМПАС-3D на 80%, сразу появляется потребность и в справочниках, и приложениях, — добавляет Дмитрий Мелихов. — КОМПАС не стоял на месте, он стал инструментом, который может справиться с нашими задачами».
Встреча с легендой
Во время визита в ЦНИИТОЧМАШ нам повезло познакомиться с легендой отечественной оружейной школы, конструктором Петром Ивановичем Сердюковым. За 45 лет работы в институте Петр Иванович разработал более десятка уникальных образцов стрелкового оружия: среди них самозарядный пистолет СР-1 (он же пистолет Сердюкова), бесшумный автомат АС «Вал» и снайперская винтовка «Винторез».

«

»
По мнению Дениса Богданова, руководителя службы АСУ, переход на любые ИТ-инструменты должен строиться по принципу: сначала люди, потом процессы, затем технологии. «На первом этапе мы стараемся изменить отношение к проектированию, донести, что чертить от руки долго и затратно, что САПР — не прихоть, не игрушка, а необходимость, — отмечает Денис. — Лень — все-таки двигатель прогресса. Раньше при разработке изделия надо было сначала побежать на склад, чтобы понять, какой есть материал, а сделав первые чертежи, сбегать еще и на производство, чтоб там оценили и посмотрели, что к чему. Теперь все гораздо проще — ты можешь отправить модель и связанные чертежи, получить их обратно с замечаниями, если нужны корректировки. Мы вынуждены работать как одно целое — это требование времени. Когда-то в ЦНИИТОЧМАШ был замкнутый цикл: заказ формировался и появлялся на свет внутри того или иного отдела. Сейчас проект идет от конструктора на производство, потом попадает на испытание. И поэтому нам жизненно необходимо единое ИТ-пространство».
Так как конструкторы института работают над опытными образцами техники, правки в изделие вносятся часто. Изменения в деталях приводят к изменению в чертежах, и количество вариантов, особенно если изделие сложное, растет в геометрической прогрессии. Поэтому инженерным подразделениям института важно иметь оперативный доступ ко всей информации и отслеживать актуальность изменений.

На момент подготовки статьи в ЦНИИТОЧМАШ проходил аудит возможностей использования систем ВЕРТИКАЛЬ и ЛОЦМАН:PLM — причем по-честному, вскрывали все слабые места. Число пользователей КОМПАС-3D продолжало расти: система интересна отделам, которые занимаются разработкой патронов, спецружей, спецупаковки. Производственники тоже готовы работать с 3D.

Перспективная цель ЦНИИТОЧМАШ — с помощью Комплекса ПО АСКОН обеспечить более грамотное управление изделием, связать отделы между собой и с производством, организовать цифровой инженерный документооборот, чтобы полный цикл от разработки до изготовления был реализован в единой информационной системе.
Текст: Екатерина Мошкина