Техника - молодёжи 2002-04, страница 36

фюзеляжа. Последняя воспринимает динамические и тепловые нагрузки полета, оставляя гермоблоку главную задачу — поддержание жизни людей в атмосфере и космосе.

А полнее всего идея разделения функций по слоям оболочки воплощена в космических скафандрах. Их силовая оболочка обеспечивает механическую прочность и гибкость в суставах, за герметичность может отвечать она же, но бывает и отдельный слой; имеется внешняя и внутренняя теплоизоляция, прилегающий к телу слой активного терморегулирования (охлаждает разгоряченного тяжелой работой космонавта). Дополнительно есть (или может устанавливаться) противометеорная «броня», противорадиационная защита.

ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ. Мало создать и довести до работоспособного состояния сложнейшие технические системы (коими, безусловно, являются космический и подводный корабли). Их еще нужно правильно использовать.

Любая деталь любой конструкции имеет две возможных причины для поломки: во-первых, это разовое нагру-жение силой, большей, чем она способна выдержать; во-вторых — усталостное разрушение, превышение ресурса. С первым все достаточно ясно. Остановимся на втором

Абсолютное большинство деталей и узлов в любой машине (да и любом сооружении) испытывают не постоянные, а переменные по направлению и величине нагрузки. Они могут колебаться вокруг некоего номинала, а могут изменяться от нуля до какого-то достаточно большого значения. Принципиально важно, что материал любой детали при этом начинает работать иначе, чем при постоянной нагрузке: на его прочность сильно влияют как невидимые невооруженным глазом микродефекты, так и допущенные конструктором концентраторы напряжений. В них напряжение в детали может превышать предел прочности, микродефекты начинают расти, с каждым циклом нагружения все больше, и, наконец, узел разрушается. Этот процесс может многократно ускоряться, если деталь нагревается при работе.

Мы до сих пор говорили только о механических деталях. Но похожие явления происходят и в электрических схемах, только там нагрев имеет еще большее значение.

Из сказанного нетрудно понять, что дольше «живут» массивные детали: микротрещинам в них нужно больше времени для роста, да и прогреваются они дольше (разумеется, если в них нет других конструкторских ошибок и откровенного заводского брака). Но совершенно очевидно, что «более массивные» значит «более тяжелые», причем иногда настолько более тяжелые, что агрегат из таких деталей, призванный перемещаться в пространстве и что-то куда-то везти, просто не сдвинется с места...

Что касается космической техники, путь использования «толстых» деталей ей просто заказан. И с самого начала ракетчики пошли по другому пути.

Ракетный двигатель — вершина развития техники. Не существует другой машины, «перемалывающей» такую чудовищную мощность при столь сравнительно небольших размерах и массе. Удельная мощность выше только в атомной бомбе, нота при работе мгновенно распыляется на элементарные частицы, ракетный же двигатель устойчиво работает... Сколько? Да не более 8 — 10 мин.

Ракете-носителю этого хватает, чтобы разогнаться до орбитальной скорости и выйти в околоземный космос. А дальше? Ведь если мы хотим регулярно летать хотя бы на планеты Солнечной системы и не тратить на один полет полжизни, а то и всю жизнь, скорости нужны в 10 — 100 раз большие. То есть, соответственно, в 40 — 400 раз дольше (с учетом разгона и торможения при полете туда и обратно) должен работать двигатель!

На самом деле все еще сложнее. Отказ двигателя на ракете-носителе ведет, в худшем случае, к срабатыванию системы аварийного спасения и экстренному возвращению экипажа на Землю: перегрузки за 20 д, посадка куда повезет — все это неприятно, но не смертельно. А вот отказ двигателя где-нибудь у Марса... Система аварийного спасения здесь не поможет, поскольку нигде, кроме кабины корабля, человек там жить не способен, а отстреливать и уводить на безопасное расстояние кабину целиком — то же самое, что таскать с собой второй такой же корабль... Стоп, а вот это можно сделать и более эффективно

Перенесемся на некоторое время из космоса в гидрокосмос. Атомная подводная лодка уходит на боевую службу не на 8 — 10 мин, а на 60 — 90 суток (округленно, 86— 130 тыс. мин). Меж тем требования к массе ее агрегатов достаточно жесткие (хотя, конечно, не столь жестокие, как в летающей технике). Каким образом решается эта проблема?

Очень просто. Экипаж субмарины в любой момент может узнать состояние каждого агрегата, посмотрев на индикатор соответствующего прибора или, что, может, иногда важнее, — подойти и пощупать. Рукой. Ибо многого в поведении нами же созданных машин мы еще до конца не понимаем, тем более — не можем выразить в цифрах на световом табло, а вид, звук, запах узла скажут инженеру: пора ли его выкидывать, можно ли еще отремонтировать, или так поработает

Разумеется, далеко не все узлы подводного атомохода можно починить «на ходу». Но что можно, что не требует специальных производств — чинится. Для чего на борту есть и станочный парк, и необходимые запасы материалов и деталей. А еще для этого конструкция агрегатов и компоновка отсеков предусматривают возможность

доступа экипажа во все закоулки корабля и ремонта узлов.

Конечно, это постоянная головная боль конструкторов подводных лодок, область их беспрестанных споров с военными заказчиками. Последние неумолимы: экипаж должен заделать пробоину! Вспомните неоднократно показывавшиеся кадры учений по борьбе за живучесть (или съемки военных времен, в реальных аварийных ситуациях) моряки под режущими струями воды прижимают заплату деревянным брусом или — ближе к нашим дням — винтовой распоркой. К сожалению, это возможно не всегда, но на субмаринах такое требование хотя бы берется в расчет при проектировании. В космосе же...

Сейчас, сегодня при создании обитаемых отсеков космических кораблей необходимость добраться до любой точки обшивки тоже учитывается. Но на летающих машинах мы этого почти не видим. Почему?

А что у нас сейчас летает? «Союз»? Начало разработки — 1962 г., первый полет — 1967-й, первоначальная расчетная продолжительность полета — до двух недель. «Мир» или блоки «Звезда» и «Заря» МКС? Но ведь это, в сущности — аппараты, известные как ДОС и ТКС, начатые разработкой в 1964 г. и впервые полетевшие, соответственно, в 1971 и 1977 гг. «Space Suttle»? Конструктивно-компоновочная схема утверждена в 1974 г., первый полет — 1981 г. Только на новейших модулях американского сегмента МКС, проектирование которых началось в середине 1980-х, необходимость широкого доступа к обшивке и блокам оборудования учтена хоть в какой-то мере.

И МНОГОЕ ДРУГОЕ... Разумеется, заимствование космонавтикой технологий и технических решений судостроения, как подводного, так и надводного, расширится, когда речь пойдет о больших обитаемых космических аппаратах, рассчитанных на многолетнюю эксплуатацию вдали от Земли. Как всегда, придется решать извечное противоречие между мечтами конструкторов и технологическими возможностями заводов: из наличных материалов, полуфабрикатов создать отработанными технологиями достаточно большую и высоконадежную, но при этом легкую конструкцию.

Хочешь не хочешь, а придется вспомнить опыт строительства самых больших мобильных творений человечества. В конце концов, слова «шпангоут», «обшивка», «люк», «переборка» настолько прочно вошли в обиходный язык, что не каждый вспомнит: это ведь, изначально, элементы судовых конструкций! И глупо не использовать приемы их наиболее оптимального сочетания, отработанные десятилетиями на десятках моделей и сотнях образцов.

Повторюсь еще раз: все это БУДЕТ востребовано, КОГДА человечество выйдет в космос широко и уверенно. Как оно вышло в Мировой океан... ■

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 4 2002

'34