100 рассказов о стыковке. Часть 1

Заведующий кафедрой А. Г. Пилютик, бывший работник НИИ-88, настойчиво добивался того, чтобы Светлана занималась научной работой и готовилась к защите диссертации. Такова была общая политика в высшей школе, весьма заинтересованной в повышении уровня своих преподавателей. Между прочим, в 1959 году в Лестехе образовали дополнительный «нелесной» факультет, который стал готовить специалистов в области РКТ для такого могучего соседа, каким к этому времени оказался Королев. Мне еще предстоит рассказать об этом подробнее. Для настоящей науки у Светланы не хватало двух качеств: упорства и честолюбия. Много лет спустя я утешал ее: наш сын Антон — это твоя кандидатская диссертация, а дочь Катерина -докторская. Не продвинувшись в науке, Светлана тем не менее стала хорошим преподавателем — темпераментным, заинтересованным и справедливым. В общем студенты, ее любили.

И все?таки главным, что связало меня с задачами теоретической механики, оказалась работа над анализом, синтезом и испытаниями различных механизмов, от сравнительно простых приводов и рулевых машин до целых механических систем. Когда мы приступили к проектированию стыковочного механизма, задача движения и взаимодействия двух твердых тел стала моей первой полномасштабной теоретической разработкой. Для космической стыковки требовалось создать многостепенную амортизационную систему, которая должна гасить энергию, амортизировать столкновение двух многотонных космических аппаратов, двух тяжелых свободных тел. Без математической модели, без системы дифференциальных уравнений здесь не обойтись.

Стыковка начинается с удара одного космического аппарата о другой. Сравнительно короткая фаза стыковки от первого соударения до соединения кораблей связана с динамикой и требует специального анализа. Однако подробная модель динамики стыковки настолько сложна, что разобраться в отдельных деталях оказывается трудно. С полным правом можно сказать, что «за деревьями леса не видно». С другой стороны, нам, конструкторам стыковочного механизма, требовались для расчета более простые и наглядные методы. Если ты не способен разобраться в своем деле, тебя не только перестанут уважать другие, ты потеряешь уважение к себе. Такие соображения заставили меня искать более простые решения.

Теория удара — один из разделов теоретической механики, который начинается с удара материальной точки. Стыковка — это удар двух свободных твердых тел. Поэтому теория, математическая модель движения и взаимодействия при стыковке существенно сложнее. Мне удалось где?то откопать работу известного российского механика и основоположника современной аэродинамики Н. Е. Жуковского, посвященную удару двух абсолютно твердых тел. Его основная идея заключалась в том, чтобы произвольный удар двух тел свести к удару двух материальных точек. Масса этих точек определялась их моментами инерции и геометрическими характеристиками. Таким образом, сложная исходная модель со многими степенями свободы сводилась к существенно более простой приведенной модели.