Прочность

Как мы уже знаем, ЛЭМ состоял из двух отсеков. Герметичный верхний отсек осуществлял посадку всего агрегата на Луну с помощью большого реактивного двигателя, расположенного в нижнем негерметичном отсеке. Чтобы взлететь с Луны, верхний отсек отрывался от нижнего и возвращал астронавтов на орбиту, где их ожидал командный модуль.

ЛЭМ, похожий на большое уродливое насекомое, весь состоял из выступающих углов и плоских поверхностей. Любой первокурсник инженерной специальности знает, что герметичный летательный аппарат должен иметь сферическую форму, но «гению», который проектировал ЛЭМ, видимо, это было неведомо.

А ЛЭМ действительно был герметичным, и тому есть документальное свидетельство с Аполлона-11:

«Они поднялись по лестнице и протиснулись в «кабину», после чего загерметизировали салон» (20, с. 247).

На странице 160 «Иллюстрированной энциклопедии космических технологий» есть схема ЛЭМа в разрезе. Там хорошо видно, что он содержит как минимум одну большую плоскую панель размером приблизительно 90 см в ширину и 120 см в высоту. На другом фрагменте чертежа изображены ребра каркаса через каждые 15 см поверхности. Поскольку этот фрагмент достаточно типичен, я предполагаю, что и остальная часть конструкции ЛЭМа выполнена аналогичным образом. Олдрин писал про ребра ЛЭМа следующее:

«…очень неприятные коррозийные трещины покрывали алюминиевые, толщиной в бумагу, ребра каркаса ЛЭМа» (18, с. 178).

Поскольку несущий каркас, «ребра» автомобилей, кораблей и прочих структур всегда гораздо толще, чем их покрытие, можете себе представить толщину фюзеляжа.

Внутреннее давление ЛЭМа составляло 0,35 атм (0,37 кгс/ см2). Это минимальное давление, достаточное для долговременного поддержания жизнеспособности астронавтов. С этим расчетом, а также учитывая, что в 1 кв. м 10 000 кв. см, мы находим, что на фюзеляж действовало внутреннее давление, равное 3700 кгс/кв.м. Сравните это с давлением 150 кгс/кв. м, допустимым при проектировании пола в жилом доме, или 1000 кгс/кв. м, допустимым в коммерческих складах.

Это всего лишь означает, что каждое ребро должно выдержать давление нагрузки весом 500 кг. В проектировании такая нагрузка выражается максимальным сгибающим моментом, который измеряется в кгс х м. Для бруса (или ребра), имеющего опору на обоих концах и несущего нагрузку, формула выглядит так:

W × L/8,

где W — нагрузка в килограммах, a L — пролет в метрах.

Таким образом, максимальный сгибающий момент для каждого ребра равен:

500 х 0,91 / 8 = 56,875 кгс х м, или 0,056875 кгс х мм.

Ограничительный момент, требуемый для поддержания этой нагрузки, вычисляется с помощью сопротивления сечения. Для этого надо разделить максимальный сгибающий момент на предел прочности материала. Я не знаю, какой именно сплав алюминия применялся для изготовления ЛЭМа (а ответов на мои запросы от NASA мне не дождаться никогда!), поэтому рискну предположить, что ребра толщиной с бумагу, о которых говорил Олдрин, сделаны из обычной стали с рабочим пределом прочности 15 кгс/кв. мм (я исхожу из того, что сплав алюминия наверняка менее прочный, чем сталь).

Таким образом, момент сопротивления сечения равен 0,056875 / 15 = 0,00379 куб. мм = 3,79 куб. см. В справочнике находим, что указанную нагрузку может выдержать ребро с угловым сечением 50 мм х 50 мм х 6 мм — его момент сопротивления как раз составляет 3,8 куб. см. Вы смогли бы назвать кусок металла толщиной в 6 мм «бумагой»? Олдрин тоже не смог бы! Очевидно, что ребра, о которых он писал, никогда не смогли бы выдержать нагрузку внутреннего давления, достаточного для обеспечения жизнедеятельности людей в космосе.

И последнее. Чуть выше я привел цитату, которая описывала, как астронавты «герметизировали салон». Затем они долго сверялись с бортовой инструкцией. И вот следующий абзац:

«Они сняли сапоги, стащили тяжелые рюкзаки, которые использовались для их жизнеобеспечения на Луне, открыли люк и выбросили их наружу вместе с помятыми пищевыми пакетами и заполненными мочеприемниками» (20, с. 247).

Ни слова про два часа, чтобы провентилировать ЛЭМ, или про подсоединение воздуховодов, чтобы выжить при открытом люке. А ведь ни один ЛЭМ не был оснащен шлюзовой камерой!

Дата добавления: 2015-09-06