Тогда были получены из-за границы проверенные работой рабочие чертежи пулемета, а также чертежи приемных калибров, у нас же ничего этого не было».
Придя в только что созданную чертежную, Федоров обратился к группе окруживших его конструкторов: «Для развертывания массового выпуска автоматов нам установлены чрезвычайно сжатые сроки. Но и время сейчас чрезвычайное. Нужно срочно переработать чертежи автомата с пересмотром допусков и правильности назначения исходных плоскостей, сумеете ли вы справиться с этой задачей в короткий срок?»
Дело усугублялось еще и тем, что составленные ранее рабочие чертежи были выполнены в дюймах, а в стране специальным Декретом уже была введена метрическая система мер. Переработка опытных чертежей с пересмотром допусков и правильности назначения исходных плоскостей была непростым делом для молодых специалистов — Гавриила Маркова, Павла Иванова, Карла Фреймана, Сергея Дубова, Евгения Александровича и других. Обступив директора, они молчали, вспоминая недавнее прошлое. Совсем недавно более опытные датчане давали менее сложные поручения. Техник-датчанин, дав менее опытному русскому несложное конструкторское или технологическое задание, похлопав его по плечу, улыбаясь, удалялся. Соображай, дескать, парень. Все сложные вопросы иностранные специалисты решали сами, тщательно оберегая свои творческие секреты. Теперь же этим «парням» при подготовке автомата Федорова к массовому производству самим было необходимо выполнять и простые, и сложные задания главного конструктора. Молодые специалисты единодушно ответили ему: «Сделаем». Больше было некому.
Вскоре В.Г. Федоров в помощь молодым конструкторам разработал временное руководство по составлению рабочих чертежей с предложениями и рекомендациями по выбору рациональной точности изготовления деталей и назначению оптимально выгодных допусков на разброс размеров по сравнению с номинальными их значениями.
Суть рекомендации состояла в том, что в изготовленных по чертежам деталях должна была обеспечиваться на первых порах если не полная их взаимозаменяемость при сборке изделий, то хотя бы сборка с подбором невзаимозаменяемых деталей без применения подгоночных слесарных операций. Это было весьма трудной и практически невыполнимой в полном объеме задачей при первом подходе к ее решению.
Обеспечение максимальной взаимозаменяемости разборных и неразборных при эксплуатации деталей оружия явилось предметом дальнейших исследований не только В.Г. Федорова, но и его последователей в оружейном деле. В случаях успешного решения данной проблемы облегчались не только производство оружия, но и замена вышедших из строя деталей в условиях армейской эксплуатации.
С национализацией завода и переходом в собственность государства ему была оказана и соответствующая государственная поддержка выделением денежных ассигнований, обеспечением металлом, топливом и прочими материально-техническими средствами. Комиссариатом труда по указанию В.И. Ленина оказывалась помощь в комплектовании завода необходимым кадровым составом рабочих и служащих.
Внимание со стороны государства не замедлило сказаться на развитии валового производства автомата Федорова. Оно было развернуто на базе существующих металлообрабатывающих мастерских, механического отдела с монтажным и электрическим подотделами, отдела научной организации труда, бюро приемки и стрельбища. Задействован Большой корпус с установкой в нем необходимых станков и приспособлений. Было введено в действие около 480 единиц различных видов оборудования. Большое внимание директора было сосредоточено на создании инструментального отдела. На заводе создано самостоятельное инструментальное и лекальное производство, впервые в стране произведена своими силами нормализация инструмента.
Первые опытные экземпляры автоматов, произведенные валовым способом, были получены в июле 1920 года, а в сентябре ЦПАЗ рапортовал Совету военной промышленности: «Завод к 15 сентября с.г. изготовил 15 ружей-пулеметов системы Федорова. Все эти ружья были в Высшей стрелковой школе, где они были испытаны, к ним были нарезаны прицелы и по ним производилось обучение команд».
По результатам испытаний первой пробной партии произведена корректировка технологических процессов. В ходе производства возглавляемое Федоровым конструкторское бюро настолько упростило изготовление автоматов, что весь технологический процесс свелся к 892 операциям, в то время как обыкновенная трехлинейная магазинная винтовка системы И.С. Мосина имела 1443 перехода, пулемет Максима — 2488, и даже трехлинейный револьвер Нагана требовал 823 операции.
До конца 1920 года было изготовлено и сдано заказчику более 100 автоматов. Постепенно, набирая темпы производства, завод довел их выпуск до 100–150 штук в месяц.
После настройки производства на массовый выпуск автоматов В. Г. Федоров, по личной просьбе освобожденный 25 октября 1921 года Постановлением Совета военной промышленности от обязанностей директора завода, создает на базе образцовой мастерской Проектно-конструкторское бюро по разработке новых образцов оружия (ПКБ). «Весьма значительное количество новых типов артвооружения, выдвинутое опытом мировой войны, — обосновывал Федоров свою зародившуюся идею, — требовало организации новых органов по проектированию оружия».
Созданное на Ковровском заводе ПКБ было первой такой организацией в России. Его характерной особенностью было то, что оно имело не только чертежную, но и опытную мастерскую для изготовления и отладки проектируемых образцов. Это создавало особые удобства не только для конструкторов, но и для слесарей-отладчиков оружия, желающих проверить свои способности в самостоятельном конструкторском творчестве. Вторая дверь мастерской открывалась прямо в чертежную.
На Сестрорецком заводе, впоследствии вспоминал Федоров, разработчикам оружия очень не хватало обыкновенного конструкторского бюро. Прикомандированные к этому предприятию изобретатели новых винтовок — Токарев, Рощепей и другие дорабатывали свои образцы где придется, их работой никто не руководил. Завод оказывал им помощь только изготовлением образцов.
Первые «аттестаты» конструкторской зрелости в ПКБ Федорова получили Г.Г. Марков, К.И. Фрейман, И.В. Долгушин, В.В. Гладцинов, П.Е. Иванов, Е.К. Александрович. Они реализовывали в чертежах новые идеи, производили необходимые расчеты и опыты.
В 1922 году в этом ПКБ разрабатывается первое пособие для начинающих конструкторов и технологов оружейного производства —«Работы технико-конструкторского бюро при установке оружейного производства».
Однако творческий коллектив ПКБ формировался не только из специалистов, обладающих определенной теоретической подготовкой, но и из энтузиастов-практиков, прошедших школу оружейного мастерства в опытной мастерской, обладающих природным даром постоянно делать что-то новое и неуемным стремлением к оружейному изобретательству. Такими были В.А. Дегтярев, Г.С. Шпагин, С.Г. Симонов, А.И. Кузнецов, И.И. Безруков, Д.И. Уразнов, П.М. Горюнов и другие.
Большая роль в этом отношении принадлежала руководителю ПКБ В.Г. Федорову, который, по рассказам современников [4], обладал удивительной способностью замечать среди рядовых рабочих, часто малограмотных, способных к творчеству людей. Он поддерживал творческие инициативы, способствовал дальнейшему их развитию, передавая начинающим изобретателям свой богатый опыт и знания.
Для мастеровых и склонных к творчеству людей работа в образцовой мастерской, а для многих и в конструкторском бюро была не только школой совершенствования оружейного мастерства, но и средством постепенного накопления недостающих теоретических знаний. Стать работником мастерской было не просто. Федоров и Дегтярев давали поступающим на проверку, казалось бы, несложные задания, но требующие проявления сообразительности, творческой инициативы и высокой точности работы.
В руководимом Федоровым ПКБ вырабатывались порядок и методы создания и конструкторской отработки новых образцов оружия, стиль работы проектной конструкторской организации нового типа.
Надлежащей разработке построительных рабочих чертежей в помощь конструкторам и чертежникам посвящен ряд трудов В.Г. Федорова: «Проблема допуска», «Составление рабочих чертежей и технических условий для образцов стрелкового оружия» и др. По содержанию и оригинальному подходу к решению стоящих перед конструкторами задач они не потеряли своей ценности и для последующих поколений оружейных конструкторов и технологов.
Во введении к исследовательской работе о допусках В.Г. Федоров писал: «Одним из самых значительных достижений последнего времени в области рационализации производства является, без сомнения, введение стандартизации во всем обширном значении этого слова. Мы здесь коснемся лишь одной незначительной ее области — стандартизации построительных рабочих чертежей и именно в отношении вопросов по применению таблиц нормальных диаметров и нормальных резьб, а также пригонок, то есть назначения нормальных допусков и зазоров».
Особое внимание автором данной работы было уделено организационной стороне вопроса — необходимости твердо установить этапы составления построительных чертежей, включая заблаговременное вотирование.
Автор работы вводит понятие о следующих этапах разработки чертежей: 1. Эскизный проект. 2. Компоновочный чертеж без размеров. 3. Первоначальный чертеж с размерами для кустарного производства в опытной мастерской (на этом этапе, считает Федоров, можно начинать предварительную стандартизацию). 4. Чертежи деталей, составленные с учетом обмера образцов, выдержавших испытания, — составление первой корректуры и т. д., всего 7 этапов.
Седьмой, последний, этап — исправление чертежей на основании изготовления первой пробной партии в 100–300 экземпляров — четвертая корректура. По мнению автора работы, наиболее важным и ответственным является пятый этап — спаривание чертежей черновых и беловых — вторая корректура, имеющая целью проверку входимости одних деталей в другие и правильности их взаимного расположения относительно осевых линий оружия с установлением надлежащих зазоров и назначением рабочих допусков.
Рекомендации Федорова по стандартизации рабочих чертежей предусматривали применение указанных в стандартах таблиц нормальных размеров с принятием всех мер к тому, чтобы эти нормальные размеры были максимально унифицированы, т. е. были одинаковы. Применение таблиц нормальных размеров, назначение зазоров и допусков, в зависимости от их номинальных значений, Федоров рекомендует по системе отверстия, в отличие от мнения многих авторитетных специалистов, считавших, что за главную систему следует принять систему вала.
К выводу, что в производстве стрелкового оружия с невысоким классом точности изготовления большинства деталей предпочтительнее система отверстия, Федоров пришел, проанализировав мнения в этом вопросе отечественных специалистов профессоров Гатцука, Саввина и иностранных инженеров В. Кюнга, Граметца и профессора Готвейна. По системе отверстия дешевле обработка деталей и изготовление контрольно-измерительного инструмента. Система вала, по мнению автора данных исследований, может быть оставлена лишь для исключительных случаев, преимущественно для тройных соединений деталей.
Большое значение вопросам нормализации и унификации размеров придавалось и по следующим причинам: «Идея необходимости нормализовать и унифицировать размеры, проставляемые в чертежах, их допуски, посадки и резьбовые соединения взамен произвольного их назначения, — писал В.Г. Федоров, — имела целью помимо установления взаимозаменяемости значительно сократить количество изготовляемых калибров и нормализованного инструмента; при установлении же определенных таблиц на все эти элементы в виде обязательных стандартов для всей промышленности государства упрощалось получение взаимозаменяемости деталей изделий, вырабатывающихся на различных заводах, фабриках и отдельных мастерских».
В результате дискуссионных споров сторонников немецкой системы ВШ со сторонниками отечественных ОСТов, в числе которых был Федоров, Всесоюзный комитет стандартизации утвердил серию ОСТов на допуски и посадки, которые без существенных изменений действовали весьма продолжительное время.
Придавая большое значение вопросам стандартизации и учитывая особенности оружейной промышленности, Федоров добивался издания особого ВЕСТа (Ведомственного стандарта) или директивных указаний оружейным заводам по допускам и посадкам.
При выполнении данной работы, вопреки утвердившемуся мнению, что детали сложных механизмов оружия для обеспечения безотказной его работы должны изготовляться с особо высокой точностью, Федоров устанавливает, что в действительности основным классом точности в то время являлся 4-й класс, т. е. грубые пригонки по основным размерам деталей, оказывающим наибольшее влияние на работу оружия. Только некоторые сопряжения требовали 3-го класса точности.
Наличие грубых пригонок по основным сопрягаемым деталям оружия Федоров объясняет высокими требованиями к нему в отношении безотказности работы в сложных условиях эксплуатации. Большие скорости подвижных частей, их большая динамичность и множество ударов приводят к интенсивному износу сопрягаемых рабочих поверхностей деталей, что в конечном счете равносильно грубой их пригонке. И, наконец, требования к конструкции оружия по обеспечению возможности замены дефектных деталей в любых условиях эксплуатации также означают грубую пригонку.
На основании результатов исследований, проведенных на своем автомате, а несколько позже и на пулемете Дегтярева, Федоров приходит к выводу, что оружие должно быть сконструировано таким образом, чтобы безотказная его работа обеспечивалась в достаточно широком диапазоне отклонений размеров деталей от их номинального значения. Если этот вывод считать справедливым, а у автора настоящей работы он сомнений не вызывает и на основании его собственных исследований различных систем, то в первую очередь он относится к деталям и узлам, склонным в результате многоцикловой работы, нередко и с чрезмерно большими ударно-динамическими нагрузками, к интенсивному износу, и даже к изменению геометрической формы с большим искажением первоначально назначенных размеров и узловых зазоров (подвижные и неподвижные детали автоматики, узлы запирания и экстрактирования гильзы и т. п.), что неизбежно ведет к тому, что Федоров называет «грубой пригонкой».
Многое, безусловно, зависит от удачливости в выборе рациональной конструктивной схемы оружия, от правильности назначения размеров деталей с учетом допусков на разброс их значений при массовом изготовлении, а также от наличия надежного расчетного запаса на эксплуатационный износ деталей и их сочленений.
Высокая же точность изготовления деталей, по мнению автора научного труда «Проблема допуска», не всегда гарантирует успешное решение задачи по обеспечению высокой надежности работы механизмов оружия.
В своих рекомендациях по применению ОСТов в производстве стрелкового оружия Федоров считал целесообразным исключение посадок 1-го класса точности, рекомендуя использование 2-го класса только для прессовых посадок.
Забегая несколько вперед, можно с полным основанием отметить, что рекомендации В. Г. Федорова в отношении «пригонок» (назначении узловых зазоров в сопряжении основных деталей автоматики) и рациональных подходов к конструированию оружия в наибольшей степени получили свое практическое подтверждение в автоматах А.И. Судаева и М.Т. Калашникова, разработанных в 40-х годах.
Добиваясь издания специального ВЕСТа (Ведомственного стандарта) по допускам и посадкам для стрелкового оружия, в качестве временного мероприятия, облегчающего отработку чертежей и производство, Федоров разработал специальную нормаль, ставшую потом известной как нормаль В. Г. Федорова. В 20-х годах XX века еще не было методов расчета размерных цепей в оружии на максимум и минимум и тем более Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), созданной спустя сорок с лишним лет.
«Но если учесть, что после предварительной наметки зазоров впоследствии стали производить расчеты размерных цепей, благодаря которым уточняются допуски во всех сопряжениях, а в остальном последовательность разработки рабочих чертежей не претерпела сколько-нибудь существенных изменений, то станет ясным значение работ В.Г. Федорова в этом направлении», — отмечал кандидат техническиъ наук А.М. Бендерский в том же юбилейном сборнике статей о Федорове (1974 год), делая анализ его научного наследия в этой области.
Научные подходы В.Г. Федорова как к вопросам конструирования оружия, так и к организации его массового производства в России в то время имели неоценимое значение для отечественной оружейной практики в связи с широким развертыванием работ по созданию новых видов автоматического оружия различного предназначения.
В ПКБ Ковровского завода с начала 20-х годов стали разрабатываться самые разнообразные образцы оружия, начиная от осветительных пистолетов до крупнокалиберных пулеметов. Создавались даже проекты зенитных орудий. Но одним из важнейших разделов деятельности этого конструкторского бюро была разработка на базе автомата Федорова унифицированного комплекса оружия калибра 6,5 мм, предназначенного для вооружения пехоты, танков и самолетов.
Суть унификации состояла в том, чтобы разрабатываемые новые типы оружия имели одинаковое устройство механизмов автоматики и отличались друг от друга лишь отдельными деталями. Это было первое начинание в отечественном конструировании оружия, дающее несомненные выгоды как в производстве, так и в эксплуатации.
Первыми унифицированными образцами были ручные пулеметы с воздушным и водяным охлаждением стволов, созданные в 1921–1922 годах В.Г. Федоровым совместно с В.А. Дегтяревым. В одном из вариантов воздушное охлаждение осуществлено по типу английского пулемета Льюиса образца 1915 года. В это время в изобретательскую деятельность включился Георгий Семенович Шпагин. Он помог Федорову осуществить спарку двух автоматов, обращенных затворами вниз, с верхним расположением коробчатых магазинов и воздушным охлаждением быстросменных стволов.
Установка, в которой осуществлен монтаж всей системы, имеет плечевой упор, общий для двух пулеметов, рукоятку управления огнем и спусковой механизм, позволяющий вести огонь раздельно из каждого пулемета. 31 мая 1923 года состоялись полигонные испытания унифицированных образцов. При рассмотрении материалов этих испытаний Артиллерийским комитетом ГАУ отмечено, что все образцы благодаря своей легкости, портативности, удобству переноски и перевозки заслуживают самого серьезного внимания. «Новый проект инженера Федорова переделки автомата в пулемет с водяным или воздушным охлаждением, стреляющий посредством ленты, — говорилось в заключении Арткома, — представляет несомненный интерес, так как осуществление такого проекта… дало бы возможность получить все типы автоматического оружия, начиная от автоматического карабина до станкового пулемета, питаемого из ленты, исходя из одной и той же системы, установка которой уже произведена, что представило бы колоссальные выгоды как в отношении однообразия изготовления на заводах, так и в отношении обучения красноармейцев».
В 1922 году Федоров и Дегтярев создают также авиационный вариант унифицированного пулемета с конструктивными особенностями, обусловленными спецификой его эксплуатации в новых условиях. По сравнению с пехотными системами вносятся изменения по цевью, прикладу, улучшено воздушное охлаждение ствола за счет введения продольных канавок с образованием ребер жесткости на его поверхности. К цевью с металлическим наконечником приспособлена муфта с вертлюгом для крепления системы на борту самолета с помощью шкворневого устройства.
Технические возможности пулемета, питаемого из коробчатого магазина, не позволяли развивать боевую скорострельность более 100 выстрелов в минуту, что необходимо было для авиации. Повышения скорострельности до 250 выстрелов авторы системы добиваются за счет спаривания двух пулеметов и применения магазина увеличенной емкости (дискового на 50 патронов). В связи с этим пулеметы пришлось расположить по вертикали на различных уровнях для обеспечения необходимых условий по монтажу систем с такими магазинами.
Этот образец весьма представительной комиссией, в состав которой вошли члены Арткома ГАУ и Стрелкового комитета РККА (Н.М. Филатов, Е.В. Агокас, В.А. Ковровцев, А.А. Смирнский), под председательством Н.В. Куйбышева (председателя Стрелкового комитета РККА и начальника школы «Выстрел») 24 июля 1924 года был рекомендован для принятия на вооружение Военно-Воздушных Сил. «Из числа образцов, испытанных комиссией, признать наиболее пригодными… для вооружения авиационных аппаратов ручной пулемет из двух спаренных заряжаемых сверху автоматов с воздушным охлаждением и магазинами на 50 и 75 патронов» — констатирует комиссия в своем заключении.
В 1925 году Федоров и Дегтярев повышают боевую скорострельность авиационного пулемета до 400 выстрелов в минуту, но уже за счет страивания автоматов, располагая их в двух горизонтальных плоскостях: один в центре-снизу и два по бокам-сверху. Центральный нижний образец имеет приклад и спусковой механизм, позволяющий вести огонь из всех автоматов одновременно.
Спарка двух автоматов в шаровой установке для использования в танке была разработана Д.Д. Ивановым, при этом за основу был взят спаренный ручной пулемет, ранее разработанный Федоровым и Шпагиным. Г.С. Шпагин существенно упростил шаровую установку, убрав около 42 деталей. Танкисты одобрили произведенное усовершенствование шаровой установки.