Тридцать девять лет в почтовых ящиках
Шрифт:
Мои документы Александров успел подписать как раз перед тем, как был снят со своей должности. Раньше он возражал против моего возможного ухода из МИЭА, а теперь ему было всё равно, так что аттестат старшего научного сотрудника я всё же получила, но лишь в 1981 году.
Глава 6 Гироскоп века
В секторе Веры Васильевны разрабатывалась документация и проводились исследования поплавковых гироскопов. Поначалу сотрудниками её сектора были одни женщины. И практически все они – Лена Соболева, Ольга Уточкина, Нина Асс, Таня Степанова и сама Вера Васильевна – окончили школу с золотой медалью. Потом в секторе появился очень толковый молодой специалист Володя Сирота, с которым я плодотворно сотрудничала по многим вопросам, а также Женя Румянцева, молодая женщина с изумительным фарфоровым личиком, и Юля Прохорова, девушка с лёгким характером, которая впоследствии стала мамой троих детей, двое из которых были близнецами. Все эти
Поскольку коллектив сектора был вполне сложившимся, то мне, перешедшей сюда из сектора Ильи Григорьевича, во что бы то ни стало нужно было завоевать уважение и признание своих новых коллег по работе. Серьёзная подготовка и ответственное отношение всех сотрудников к работе создавали в коллективе здоровую рабочую атмосферу. Начальник сектора Вера Васильевна в любых вопросах проявляла житейскую мудрость и справедливость.
К сожалению, ни раньше в секторе Ильи Григорьевича, ни позже в секторе Веры Васильевны я не приобрела личных друзей, поскольку всегда была занята решением очередной задачи, и у меня никогда не было времени, чтобы просто поболтать с кем-нибудь о вещах, не касавшихся работы. Теперь, когда уже прожита жизнь, я бесконечна рада каждому телефонному звонку моих бывших коллег-женщин, но тогда мы были просто добрыми сотрудниками. У меня сложились хорошие партнёрские отношения с очень способным и квалифицированным ведущим конструктором поплавковых приборов Оливером Викторовичем Иваньковым. Он всегда уважительно и с большим доверием относился к результатам моих расчётов, а они не всегда соответствовали тому, на что рассчитывали разработчики. Наше сотрудничество длилось многие годы, и у меня никогда не возникало по отношению к нему каких-либо негативных чувств.
Первое задание, порученное мне главным конструктором нашего направления Евгением Андреевичем Правоторовым, было связано с расчётом величины моментов трения и линейной интенсивности изнашивания шариковой опоры поплавкового гироприбора ГПА-200 на неподвижном основании, а также при внешних воздействиях при наличии осевой вибрации гиромотора. Каждую новую работу по расчёту характеристик гироскопа я начинала с тщательного изучения чертежей конструкции гироскопа. Конструкция этого прибора, разработанного в нашем институте, была весьма оригинальной. Сферический поплавок, погруженный в поддерживающую жидкость, имел обращённый внутренний кардан, представлявший собой торсионно-шаровую опору. Сквозь шаровую опору, опирающуюся на конические подпятники и установленную в геометрическом центре сферы поплавка, была протянута струна, обоими концами закреплённая в корпусе. С помощью шаровой опоры осуществлялось центрирование поплавка относительно сферического корпуса прибора.
Вопросами трения я никогда прежде не занималась и поэтому приступила к серьёзному изучению этой науки. Моими учебниками в этой области стали книги Крагельского И. В., Добычина М. Н. и Комбалова В. С. “Основы расчётов на трение и износ”, С. П. Тимошенко и С. Войновского-Кригера “Трение и износ” и многие другие, а позже список прочитанных на эту тему и изученных мною книг стал нескончаемым. Большую помощь в освоении современных представлений о трении мне оказали сотрудники Института машиноведения АН СССР. Поскольку для любого гироскопа была важна стабильность его показаний, то одной из основных задач при его разработке являлось уменьшение случайного, то есть некомпенсируемого дрейфа, вызванного моментами трения в опорах карданова подвеса.
Чтобы понять, какие процессы происходят на контактирующих поверхностях шаровой опоры и конических подпятников, я представляла себя находившейся внутри этой опоры. Эта визуализация подсказала мне, что из-за поступательного перемещения поплавка в пределах люфта торсионно-шаровой опоры точка контакта сферической поверхности шарика с конической поверхностью подпятников может занимать произвольное положение. Поэтому момент, создаваемый нормальной реакцией на эллиптической площадке контакта относительно главных осей инерции поплавка, оказывается переменным, что ведёт к появлению случайной составляющей скорости дрейфа гироскопа.
Контакт шарика с коническими подпятниками может происходить по одной или двум эллиптическим площадкам, а также по окружности. В последнем случае происходит резкое увеличение момента трения в опоре (заклинивание) и скачкообразное изменение скорости дрейфа гироскопа. Увеличение момента трения возможно также за счёт увеличения взаимного внедрения шероховатостей контактирующих поверхностей, а также из-за изменения температуры в приборе. В ходе исследований выяснилось также, что отсутствие вибрации ротора гиромотора, подвешенного на газодинамической плёнке, также приводит к увеличению момента трения в подвесе поплавка.
В своём отчёте, выполненном по окончании проведённых исследований, я показала, что шаровая опора без “оживления” не может обеспечить случайную составляющую скорости ухода гироскопа, удовлетворяющую требованиям технических условий, предъявляемых к гироскопу. По результатам этой работы я написала статью “Определение величины момента трения в шаровой опоре скольжения поплавкового гироскопа”, опубликованную в 1984 году в сборнике “Труды предприятий отрасли”.
Главный конструктор направления Правоторов подготовил для меня новое задание. Поскольку в своём предыдущем отчёте по расчёту момента трения торсионно-шаровой опоры поплавкового гироскопа я показала, что наличие граничного трения в опоре ни по величине, ни по стабильности не обеспечивает достижение случайной составляющей скорости дрейфа 0, 01 градуса/час, то Правоторов поставил передо мной задачу провести теоретическое исследование условий возникновения жидкостного трения в этой опоре. Эта задача относилась уже к области гидродинамической теории смазки, и я взялась за изучение монографии Л. Г. Лурье “Механика жидкости и газа”, а также других источников. Кроме того, мне понадобилось познакомиться с книгой К. П. Андрейченко “Динамика поплавковых гироскопов и акселерометров” и его статьями “К теории жидкостного демпфирования в поплавковых гироскопах”, “О сферическом гидродинамическом подвесе при ускоренном аксиальном движении основания”, опубликованными в различных научно-технических журналах.
Ознакомившись с вышеперечисленными работами, я поняла, что при движении в жидкости с ускорением поплавок испытывает гидродинамическое сопротивление, являющееся суммой инерционного сопротивления и вязкого сопротивления, пропорционального скорости движения поплавка, и сопротивления, пропорционального квадрату скорости движения поплавка. Решив поставленную передо мной задачу, я показала в своём отчёте, что роль поддерживающей силы, способной скомпенсировать остаточную плавучесть поплавка и тем самым устранить граничное трение в опоре, играет средняя по величине за период угловых или линейных колебаний поплавка гидродинамическая сила, определяемая составляющей, пропорциональной квадрату скорости движения поплавка. Эта сила направлена вдоль линии центров сферы поплавка и корпуса и направлена в сторону уменьшения эксцентриситета. Среднее значение остальных составляющих гидродинамического сопротивления за период колебаний поплавка равно нулю.
В рамках гидродинамической теории смазки я впервые получила формулы, позволяющие вычислять величину поддерживающей силы при угловых и линейных колебаниях сферического поплавка в пределах зазоров в опоре, а также определять параметры этих колебаний, обеспечивающих полную взвешенность поплавка и создающих жидкостное трение в шариковой опоре.
При угловых колебаниях поплавка с частотой 20 герц и наличии эксцентриситета между сферой поплавка и внутренней сферической поверхностью корпуса жидкостное трение в шаровой опоре при остаточном весе поплавка от 0,1 до 0,5 грамма может быть достигнуто при амплитуде колебаний в пределах от 3,22 до 9,29 градусов.
В дальнейшем аналогичное исследование я провела относительно малых радиальных, аксиальных и угловых колебаний цилиндрического поплавка в цилиндрическом корпусе и на основании полученных результатов исследований о колебаниях сферического и цилиндрического поплавка написала статью. Я знала, что на нашем предприятии кандидатскую диссертацию по поплавковому прибору защитила Зоя Озерская, и попросила у неё разрешения ознакомиться с её диссертацией, на что она с готовностью дала мне своё согласие. Я увидела, что в части гидродинамики Зоя рассматривала двухмерное течение поддерживающей жидкости для случая угловых колебаниях сферического поплавка. В отличие от меня, она рассматривала не только главное движение (перетекание жидкости в плоскостях, перпендикулярных вектору угловой скорости), но также перетекание жидкости вдоль вектора угловой скорости. Это показалось мне интересным. В диссертации перед Зоей стояла задача, совершенно отличная от моей, но я увидела возможность определения величины поддерживающей силы при двухкомпонентном перетекании жидкости.
Свою статью я показала учёному секретарю редколлегии журнала “Механика твёрдого тела. Известия АН СССР” Анатолию Герасимовичу Горшкову и спросила его, стоит ли включить в статью материал коллеги. Он ответил, что это расширит и подтвердит полученные мной результаты. Тогда я объяснила Зое суть моей работы и предложила ей сделать определённые математические преобразования. В результате была получена уточнённая формула для определения величины поддерживающей силы при угловых колебаниях поплавка, оказавшаяся близкой к полученной мной. После этого я дополнила статью формулой, полученной Зоей, и мы опубликовали эту работу в 1980 году в одном из самых лучших научных журналов СССР.