Янгель: Уроки и наследие - Лев Андреев

Излагаемая ниже история узла, с помощью которого осуществляется соединение разделяющихся в полете частей ракеты, явное свидетельство того, что важен любой "винтик" во всей сложной системе конструкции ракеты и как его становление происходило в неразрывной связи с повышением требований к ракете по точности стрельбы.

В пятидесятых годах для осуществления разъемного соединения различных узлов ракеты стали применять шариковые замки, в которых связь двух стыкуемых элементов осуществляется через обычные стальные шарики. При нажатии на центральный шток шарики проваливаются в кольцевой паз последнего и происходит разделение узлов или отсеков.

Именно с помощью таких замков впервые присоединялась головная часть к корпусу ракеты Р-5 конструкции С.П. Королева и для этих же целей они были заимствованы при проектировании ракеты Р-12. Однако в процессе летных испытаний отмечались неоднократно факты несрабатывания одного или двух из трех устанавливавшихся в стыке шариковых замков. В результате головная часть зависала на корпусе ракеты, а затем под действием поперечных возмущений шариковый замок разрушался. Если при этом даже не происходило нарушения конструкции корпуса головной части, то, все равно, возникавшие в этом случае в процессе разрыва замка возмущения приводили к отклонению последующего свободного движения головной части от расчетной траектории. Отмеченные случаи отказа шариковых замков были обнаружены при первых же пусках ракеты Р-12 в 1957 году.

В лабораторных условиях шариковые замки подвергли всесторонним испытаниям на функционирование. Было выявлено, что если предварительно замок подвергается нагружению растягивающей силой (на сжатие замки в таких соединениях, как и обычные болты, не работают), то происходит вдавливание твердых шариков в относительно мягкий металл самого замка, что и приводит к его заклиниванию. Разъемное соединение, испытав предварительное нагружение растягивающей силой определенной величины, становилось неразъемным.

Делая ставку на шариковый замок, исходили из того, что в момент разделения, как и в процессе всего полета, головная часть давит на корпус ракеты, поэтому стык всегда сжат на активном участке траектории и шариковый замок не нагружен.

Проведенный параллельно тщательный теоретический анализ условий нагружения стыка головной части и корпуса показал, что в процессе транспортировки и подъема ракеты в вертикальное положение при установке на стартовый стол на шариковый замок действует растягивающее усилие.

Более того, этот случай нагружения был предусмотрен и производился даже расчет на прочность, подтверждающий, что замок выдерживает и большие усилия. Не учли только одного, что возникающие под шариками контактные напряжения могут приводить к смятию материала деталей замка и, соответственно, к его заклиниванию. По-прежнему надежно соединяя стыкуемые детали после транспортировочных операций и подъема в вертикальное положение, он становился неработоспособным. Для избежания в последующем обнаруженного явления необходимо было принять определенные меры. Можно, конечно, было разгрузить стык, поставив дополнительную опору на лафете для транспортировки ракеты. Однако Главный принимает кардинальные меры — заменить малонадежное механическое соединение на пиротехническое. Для реализации решения потребовалась разработка конструкции специальных разрывных пироболтов. С этого момента они стали широко использоваться для соединения стыкуемых отсеков ракет, разделяющихся в процессе полета.

Введенные вместо шариковых замков разрывные болты хорошо зарекомендовали себя и оказались очень надежными в эксплуатации. Казалось, судьба шарикового замка как способа соединения отделяющегося объекта и корпуса ракеты решена окончательно и бесповоротно. Однако по прошествии определенного времени, как говорится, все вернулось на круги своя, только, естественно, в новом качестве.

В начале семидесятых годов, как уже было подробно описано выше, дальнейшее совершенствование бортовых цифровых вычислительных машин позволило сделать качественный скачок в развитии систем управления. В результате резко возросла точность параметров движения ракеты в конце активного участка полета. В этой ситуации одним из основных стал вопрос о снижении уровня возмущений, действующих на отделяющийся объект в процессе расстыковки. Как ни хороши были нашедшие широкое применение разрывные болты, но возникавшие в результате взрыва их газы создавали значительный нестабильный импульс, который и увеличивал разброс точек падения боевых блоков.

По просьбе проектантов за дело взялись конструкторы. Проработать вопрос о возможности решения проблемы разделительного устройства, в котором импульс при расстыковке будет минимальным, поручили начальнику группы Ю.А. Панову. Задача оказалась не из легких.

О последнем этапе в истории становления узла соединения рассказывает сам Юрий Антонович. Эти воспоминания любопытны еще и потому, что они проливают свет на секреты творческой деятельности инженера, в результате которой рождается принципиально новая конструкция. Это то, что принято называть (факт многократно описанный в литературе) интуицией, а еще проще — божьей искрой. Вот эта история:

— Началось конструкторское таинство. За рабочим столом, в транспорте при поездке на работу и обратно, в выходные дни и на рыбалке, дома и гостях шла невидимая для постороннего глаза, ни на минуту не прекращавшаяся умственная работа. Сон пропал, перед мысленным взором рождались десятки конструктивных идей, которые тут же безжалостно отбрасывались неумолимой логикой. Прежде чем провести хотя бы одну линию для реализации очередного эскиза, уже становилось ясно — на этом можно сломать шею. Конструкция устройства стыковки, отвечавшая поставленным требованиям, родилась совершенно неожиданно в полудреме, ночью. Как все оказалось просто и логично! Сон как рукой сняло. Быстро включил свет, нашел клочек миллиметровки и мгновенно набросал пришедшее решение. Разбуженная светом жена резюмировала:

— Сумасшедший!

С трудом дождался утра. Эскиз перед начальником лаборатории Клебанским, который внимательно рассматривает, долго думает. Объяснений не требуется, ведь он конструктор от бога. Затем берет чертеж и буквально бежит к проектантам. Те — за. Не теряя времени, пишем заявку на приоритетное решение и удивительно быстро из Комитета по делам изобретений и открытий получаем "красный уголок". Изобретение признано.

Начинается завершающий этап конструкторской деятельности — выпуск чертежей. Однако совершенно неожиданно у новой конструкции нашлись решительные противники в лице баллистиков. И тут началось!