Алла Валько - Тридцать девять лет в почтовых ящиках

Меня подключали к теоретическому решению практически всех вопросов, связанных с проблемами, возникавшими при разработке или испытаниях приборов, создававшихся в институте. Помню, что в сборочном цехе начали ломаться цапфы подвеса поплавкового акселерометра А – Л1, и начальник отдела дал мне задание разобраться с этой проблемой. Я знала, что в связи с поломками цапф заместитель главного конструктора направления Анатолий Васильевич Агапов дал сборщикам указание укорачивать их. Его соображения были вполне очевидными: чем меньше длина цапф, тем меньше изгибающий момент в их заделке на чувствительном элементе и величина максимальных нормальных напряжений в опасном поперечном сечении цапф и, следовательно, меньше возможность поломки цапф при одной и той же нагрузке.

Однако мне его соображения показались недостаточными, поскольку в рабочем режиме и при взлёте самолёта прибор испытывал динамические нагрузки – ударные и вибрационные. Но сначала я не могла теоретически обосновать свою неудовлетворённость решением Агапова укорачивать цапфы. В то время я посещала занятия физкультурой в спортивном комплексе на Гребном канале. Там же мы играли в волейбол. Я обратила внимание на то, что, принимая мяч, я приседаю и придаю определённое положение своим рукам, как бы увеличивая упругость своего тела. И тогда я поняла: чтобы воспринять ударную нагрузку, нужно увеличивать гибкость. В этот момент я осознала, что длину цапф необходимо выбирать, удовлетворяя одновременно двум противоречивым требованиям. Чтобы обеспечить прочность цапф при статических нагрузках, нужно действительно укорачивать цапфы, а чтобы обеспечить их прочность при динамических нагрузках, их длину нужно увеличивать, потому что в этом случае кинетическая энергия чувствительного элемента при ударе или вибрации воспринимается цапфой по всей её длине.

Проведя необходимое исследование, я показала, что значения критических нагрузок при ударе и вибрации, вызывающих появление в цапфах необратимых пластических деформаций, пропорциональны квадратному корню из длины цапфы. Верхним пределом, ограничивающим длину цапф, является обеспечение их устойчивости при воздействии динамических сжимающих нагрузок. Я пришла к выводу, что к уменьшению длины цапф следует подходить с осторожностью, проверяя каждый раз расчётным путём прочность укороченной цапфы при динамических нагрузках.

Когда мой отчёт попал на подпись к Агапову, он пришёл в негодование. На следующий день, как только я, придя на работу, села за рабочий стол и начала приводить себя в порядок после гонки на работу, начальник отдела Гаранкин нервным тоном потребовал, чтобы я немедленно подошла к его столу. Я проворчала: “Причесаться не дадут”. А начальник отдела, как всегда, громогласно объявил: “Агапов вчера бушевал: “Что такое написал в своём отчёте этот Валько?” Тут я сразу же вспомнила эпизод из своей студенческой жизни. В МВТУ была военная кафедра, но мы, девушки, не были военнообязанными и поэтому военные науки не проходили. Не знаю, кто составлял списки ребят для военной кафедры, только в этом списке оказалась моя фамилия. На первом же занятии, построив студентов, преподаватель взглянул в список и скомандовал: “Рядовой Форштеллер! Шаг вперёд!” Наши парни чуть не умерли со смеху.

Я объяснила Гаранкину суть проведённого мной теоретического исследования, и, надо отдать ему должное, через две минуты он всё понял, начал говорить спокойным тоном и пошёл докладывать Агапову. А потом мы втроём – Агапов, Гаранкин и я – стали соавторами статьи “К выбору оптимальной длины цапф в маятниковых приборах с подвесом на камневых опорах”, опубликованной в сборнике Института Физики Земли имени О. Ю. Шмидта. С сотрудниками этого института, особенно со старшим научным сотрудником, кандидатом технических наук Валерием Евгеньевичем Коридалиным я сотрудничала продолжительное время в связи с публикацией своих статей в сборниках этого института, а также в связи с участием в конференциях. В сборнике этого института “Гравиинерциальные исследования” в соавторстве с Гаранкиным была также опубликована наша статья “К расчёту на прочность при динамических воздействиях цапф подвеса поплавковых маятниковых приборов”; в сборнике “Приборы и методы гравиинерциальных измерений” – статья в соавторстве с Грудевым “Исследование поведения маятниковых приборов с упругим кварцевым подвесом при воздействии ударных нагрузок”.

Особой честью для себя я считала выполнение расчёта на прочность акселерометра ДА – 6К, в котором корпус прибора, чувствительный элемент, выполненный в виде лепестка, и два упругих шарнира с прямоугольным поперечным сечением были изготовлены из единой пластины кварцевого стекла, материала, обладающего минимальным коэффициентом линейного расширения. Однако кварцевое стекло обладает низкими механическими характеристиками – низким пределом прочности при изгибе и совсем малым пределом прочности при растяжении. Поэтому при использовании кварцевого стекла в качестве материала для упругого подвеса остро встала проблема обеспечения его высокой ударной прочности, необходимой для повышения стабильности нулевого сигнала акселерометра.

Проведённое исследование показало, что при правильно выбранной величине зазора между маятниковым чувствительным элементом и корпусом прибора акселерометр может выдержать неограниченно большие нагрузки вдоль оси чувствительности, поскольку в этом случае подвижные концы упругих шарниров под действием изгибающей силы и изгибающего момента ложатся на упор при нагрузках, которые по величине меньше критических, вызывающих разрушение материала шарниров. Поэтому они практически не деформируются при дальнейшем возрастании нагрузки.

Прочность подвеса при нагрузках, направленных вдоль оси подвеса (оси наибольшей жёсткости) объясняется той же причиной. В этом случае на один из упругих шарниров действует сжимающая сила, на другой – растягивающая. Сжимающая сила вызывает потерю устойчивости шарнира, и его подвижный конец ложится на упор, что предохраняет упругие шарниры от дальнейшей деформации и возрастания напряжений в поперечных сечениях. В этом заключался ответ на вызывающую удивление прочность, казалось бы, очень хрупкого подвеса из кварцевого стекла.

Я уделила много времени расчёту на прочность подвесов акселерометров при ударных импульсах различной формы, и теперь мне хотелось узнать, оптимально ли, с этой точки зрения, расположены упоры в ДА – 6С, ДА – 6Н, ДА – 6К. Однако при решении этой задачи я столкнулась с трудностями, которые самостоятельно преодолеть не сумела. Конечно, это была задача не для гироскописта. Её решение требовало глубоких знаний в совершенно иной области. Тогда по согласованию с начальником отдела я оформила договор между нашим предприятием и ЦНИИпроектстальконструкция. Исполнителем договора стал доктор технических наук Иван Дмитриевич Грудев, который превосходно, с подлинно профессиональным блеском выполнил эту работу. Результаты расчёта, приведённые в отчёте, показали, что при отклонении расположения упоров от расчётного на двадцать процентов допустимая ударная скорость уменьшается всего лишь на три с половиной процента. При отклонении же, вдвое превышающем расчётное, допустимая скорость уменьшается уже вдвое. На основании этого отчёта под руководством Ивана Дмитриевича я написала статью “О выборе местоположения упоров в маятниковых приборах”, опубликованную в журнале АН СССР “Механика твёрдого тела”. Эта статья была единственной за всё время моей работы в качестве старшего научного сотрудника, куда я была включена как соавтор профессора Грудева, хотя фактически таковым не являлась. Я только предложила ему решить задачу, которая занимала меня в то время.