Лев Андреев - Янгель: Уроки и наследие
Правильное решение было найдено при более глубоком изучении особенностей деформирования всего стыковочного узла. Как показали проведенные теоретические исследования, его высокая эффективность достигалась благодаря работе всех элементов как единого целого. Изолированно от всей системы примыкающих к нему оболочек, как это предполагалось в расчетной схеме, шпангоут работать не может. Прежде чем кольцо изогнется, потеряв устойчивость от распорных усилий, оно должно преодолеть сопротивление примыкающих к нему соседних элементов. При деформировании под действием возникающих усилий шпангоут обязательно "потянет" за собой и прилегающие элементы конструкций. В данном случае это днище и цилиндрическая оболочка. Вступает в силу "круговая порука", столь часто встречающаяся в технике. Поэтому необходимо рассматривать совместное деформирование всей системы под нагрузкой. Учет совместной работы всех элементов позволил разработать новую методику расчета. Когда были проведены всесторонние теоретические выкладки и соответствующие расчеты, то оказалось, что необходимая площадь распорного шпангоута, определяемая из условий обеспечения прочности узла в целом, во много раз меньше, чем та, которая получалась при бытовавшем ранее подходе.
Но это был только первый шаг на пути раскрытия возможностей распорных шпангоутов. Изменение взглядов на роль отдельных элементов в работе узла помогло подойти к его проектированию с принципиально новых позиций.
В существовавших ранее конструкциях шпангоут, представлявший из себя кольцо корытообразного поперечного сечения, получаемое штамповкой из листового материала, вставлялся внутрь бака и соединялся точечной сваркой как независимый элемент. В новом исполнении он стал непосредственно элементом конструкции корпуса, представлявшим кольцо сплошного поперечного сечения, к которому приваривались все остальные элементы бака. Кроме того, шпангоут "взял" на себя еще одну функцию — стал выполнять роль стыковочного элемента с соседним узлом. Благодаря этому стыковочный узел оказался очень компактным и, что не менее важно, удобным в сборке. И, как следствие, в результате удалось сократить количество стыковочных шпангоутов между отсеками. Функции одного из них и взял на себя распорный шпангоут. В последующих конструкциях баков распорный шпангоут неоднократно усовершенствовался (для уменьшения массы его стали делать пустотелым), применялся в различных модификациях и стал стандартным в отрасли.
Опыт проектирования распорных шпангоутов днищ баков в дальнейшем использовался при создании принципиально новых шпангоутов для крепления корпуса ядерного заряда. Такие шпангоуты были впервые введены в корпуса двух вариантов головных частей для ракеты Р-36. Одна из них несла самый мощный заряд за всю историю проектирования боевого оснащения. В этих конструкциях шпангоуты являлись элементами силового корпуса и воспринимали огромные осевые нагрузки, возникающие при движении на атмосферном участке свободного полета и достигавшие сотен тонн.
Однако внедрение решений, заложенных в проектируемых ракетах, стало возможно благодаря созданию способа получения шпангоутов сложного поперечного сечения методом прессования, явившимся также, в свою очередь, новым словом в технологии машиностроения. О том, какие трудности подстерегают технолога, от которого зависит судьба идеи, заложенной в новую конструкцию, свидетельствует история отработки одного из распорных шпангоутов баков.
Требование проектантов было категоричным: сложный профиль шпангоута должен получаться без механической обработки после прессования. Однако изготовить профиль в заданных допусках на Куйбышевском заводе не удавалось, вдобавок возникли трудности при гибке его и на заводе в Днепропетровске. Работали, учитывая важность задания, сутками. Выходившие из-под пресса профили замерялись микрометром, из них выбирались лучшие. Но получить шпангоуты в заданных допусках не удавалось. В конце концов куйбышевцы вынуждены были расписаться в собственной беспомощности и официально отказались продолжать работы. С ними оказались солидарны и днепропетровцы, принявшие аналогичное решение.
М.К. Янгель созвал специальное совещание. После того, как была зачитана телеграмма из Куйбышева, Главный обратился к присутствующим:
— Так что будем делать?
Технологи конструкторского бюро, курировавшие изготовление шпангоутов, сделали подробный доклад о сложившейся ситуации, продемонстрировали результаты замеров температур и скоростей прессования для 20 профилей. Из представленных материалов следовало, что требуемые размеры могут быть выдержаны при условии соблюдения заданных температур при малой скорости прессования. Михаил Кузьмич внимательно рассмотрел представленные результаты, характеризующие протекаемый процесс прессования.
— Да это целое исследование. Почему же не выдерживаются нужные режимы? — обратился он к присутствующим.
И тут ему рассказали, что на Куйбышевском металлургическом заводе, как и на других аналогичных предприятиях, выпускающих профильный прокат, не удалось избежать порочной проблемы планирования на тонны выпускаемой продукции, а не на погонные метры. А от этого зависит и зарплата. Трудности изготовления и качество выходящей продукции в расчет не берутся. Поэтому при прессовании сложных профилей рабочие остаются без заработка, а инженеры — без премии.
Главный прореагировал мгновенно и категорично:
— Пишите письмо Рябикову[13]. Все подробно опишите. Учтите: если даже один из десяти профилей окажется в нужных пределах, нам все равно это выгодно.
Приказы Главного, особенно в таких экстраординарных случаях выполнялись незамедлительно.
О том, какое внимание уделялось ракетной технике, свидетельствует тот факт, что письмо М.К. Янгеля обсуждалось не только на заводе, изготовлявшем профили, но и в Куйбышевском обкоме партии. В результате были уточнены параметры изготовляемых профилей, условия их оплаты. Вскоре днепропетровский завод стал получать нормальные профили и ему ничего не оставалось, как освоить их гибку, превращая в так нужные для ракеты шпангоуты.
Не менее сложным оказался вопрос, когда с целью облегчения конструкции распорного шпангоута приняли решение делать профиль пустотелым. Вначале договор на изготовление заключили с металлургическим заводом в городе Сетунь. Не возражали опробовать технологию их получения и на заводах в Ступино и Куйбышеве, но при этом они никаких обязательств на себя не брали. Причину такого отношения не скрывали.
