В течение нескольких первых месяцев моя работа, как и предполагалось, была действительно связана с определением нулевых моментов токоподводов в акселерометрах разных типов. Сначала мне было поручено рассмотреть С-образные ленточные токоподводы акселерометра ДА-6С. При идеальной форме момент сопротивления, создаваемый этими токоподводами при отсутствии отклонения чувствительного элемента акселерометра от нулевого положения, равен нулю. Однако в действительности при подпайке токоподводов к чувствительному элементу и корпусу прибора практически всегда возникает искажение их идеальной формы. В этом случае токоподводы оказываются деформированными, и тогда для расчёта погрешностей, создаваемых токоподводами и влияющих на точность прибора, формулы сопромата не пригодны. Для расчёта нулевых моментов токоподводов, возникающих из-за различных погрешностей их подпайки, я применила теорию тонких стержней, которую уже использовала в своей кандидатской диссертации.
У меня не было и тени сомнения в том, как делать расчёты, просто для этого требовалось достаточно много времени. Я приходила на работу и, не отрываясь буквально ни на минуту, решала поставленную передо мной задачу. У меня было ощущение, что коллеги по сектору с затаённым вниманием ждали, каков будет результат моих трудов. Когда отчёт был готов, он был направлен начальнику конструкторского отдела Илье Леопольдовичу Милейковскому, который в своё время занимался как теоретическими, так и практическими исследованиями токоподводов. Илья Леопольдович полностью одобрил отчёт. Это была первая маленькая победа. Дальше мне предстояло рассчитать токоподводы для акселерометров другого типа, что я также успешно выполнила.
Позже самостоятельно, а также в соавторстве с Милейковским и научным руководителем моей диссертационной работы Владимиром Александровичем Бауманом я опубликовала несколько статей в сборниках "Известия вузов. Приборостроение" и "Труды МВТУ". Написав статью "Исследование двух схем радиальных упругих токоподводов гироскопических приборов", я поехала в МВТУ к Евгению Павловичу Попову – создателю теории тонких стержней, чтобы ознакомить его с содержанием статьи. Я понимала, что Евгений Павлович доволен тем, что его теория нашла применение на практике. Решив поощрить мою работу, Евгений Павлович подарил мне свою книгу "Теория и расчёт гибких упругих стержней" с тёплой дарственной надписью. Однако через несколько лет он попросил меня вернуть ему эту книгу и подарил другую – "Нелинейные задачи статики тонких стержней" с более краткой и общепринятой дарственной надписью: "Уважаемой Алле Дмитриевне от автора". Тогда я подумала, что великие люди бывают весьма озабочены тем, чтобы их слова и записи кто-нибудь ненароком не истолковал превратно. А Евгений Павлович, действительно, достиг больших высот в отечественной науке. В 1992 году он по праву был избран академиком Российской Академии Наук.
Однако продолжать заниматься расчётами токоподводов и дальше мне было неинтересно, поскольку мне хотелось расширить область своих исследований. Я пришла в МИЭА в очень благоприятное для себя время: существовавший ранее научно-теоретический отдел был ликвидирован, и в этих новых условиях я оказалась едва ли не единственным специалистом, занимавшимся инструментальными погрешностями приборов, в направлении, которым в то время руководил главный конструктор Евгений Андреевич Правоторов. Поэтому при желании я могла взяться за решение любой задачи, связанной с механикой акселерометров, а позже и гироскопов.
Как и на прежней работе, в научно-технической библиотеке я еженедельно знакомилась с новыми поступлениями технической литературы. Однажды в одном из журналов я увидела статью, посвященную расчёту балки с цилиндрической выемкой. В наших акселерометрах ДА – 6С и ДА – 6М использовался упругий подвес маятникового чувствительного элемента, представляющий собой систему двух параллельных торсионов с тонкими перемычками, образованными двумя цилиндрическими поверхностями, так называемыми Х-образными шарнирами. В целом упругий подвес представлял собой пространственную раму с произвольно направленной нагрузкой. Я загорелась желанием сделать расчёт жёсткости, а также ударной и вибрационной прочности этой конструкции.
Не без некоторых колебаний, как мне показалось, поскольку на предприятии, по-видимому, подобные попытки уже были предприняты, Илья Григорьевич дал согласие на проведение расчёта, и эта задача была включена в план моей работы. Я взялась за учебники сопромата. Одно дело – в течение четырёх семестров прослушать эту дисциплину в МВТУ, и совсем другое дело – применить свои знания на практике для расчёта характеристик реально существующего прибора. Расчётам на прочность при динамических нагрузках нас вообще не обучали. В случае возникновения у меня трудностей при решении задач, связанных с тематикой предприятия, мне совершенно не с кем было бы посоветоваться. Поэтому я начала искать людей, которые в случае необходимости могли бы дать мне квалифицированный совет.
Так я стала слушателем двух семинаров. Один из них проводился в Институте проблем механики (ИПМ), где с докладами неоднократно выступал выпускник МВТУ и МГУ Виктор Филиппович Журавлёв, начинавший свой трудовой путь в ЦНИИАГ, где я тогда работала. Второй семинар проводился в Институте механики МГУ, где руководителем семинара был член-корреспондент АН СССР Эдуард Иванович Григолюк. Именно в то время Виктор Журавлёв подарил мне оттиск своей статьи "К вопросу об оценках эффекта Магнуса", опубликованной в сборнике "Доклады Академии наук СССР", с дарственной надписью, а позже и свою книгу "Волновой твёрдотельный гироскоп". Когда в 2003 году я поздравила Журавлёва с избранием его академиком Российской Академии Наук, он с иронией спросил: "Неужели тебе действительно интересно знать, что в Академии Наук проходили выборы и что я избран академиком?" Меня поразило такое недружественное высказывание, и с тех пор я с ним не общаюсь.
На обоих семинарах читались и обсуждались доклады по механике деформируемых сред. На семинаре Григолюка совершенно неожиданно для себя я встретила Ивана Дмитриевича Грудева и впервые услышала его доклад о созданной им теории расчёта пространственных стержней, ставшей основой его докторской диссертации. После доклада я подошла к нему и, представившись, напомнила, что около двух лет назад он познакомился с моей кандидатской диссертацией, в которой я использовала теорию тонких стержней, разработанную Евгением Павловичем Поповым.
Слушателями семинаров были выпускники МГУ, Физико-технического института, МАИ и других вузов, которые проявляли интерес к тематике этих семинаров. Среди них был и Анатолий Герасимович Горшков, чьё благосклонное отношению ко мне я довольно скоро ощутила. Поэтому после завершения расчёта жёсткости упругого подвеса акселерометра ДА – 6С (на что я потратила немало усилий) и оформления отчёта, который я сопроводила красочными эпюрами изгибающих и крутящих моментов, я обратилась к Анатолию Герасимовичу с просьбой посмотреть мою работу, поскольку чувствовала огромную ответственность за её качество. Убедившись в правильности выполненного расчёта, я предъявила его начальнику сектора Архипову и другим вышестоящим начальникам. Поскольку полученная мной расчётная величина жёсткости подвеса находилась в диапазоне значений, найденных практическими методами, я чувствовала большое удовлетворение от выполненной работы. Надо отметить, что и начальство вполне оценило моё усердие.
Главным делом моей жизни стала работа, в жертву которой я приносила абсолютно всё, в том числе домашние дела и заботу о семье. Устав от постоянного напряжения при решении задач, дома я не находила сил, чтобы поиграть с маленькой дочкой или позаниматься с ней английским языком, как об этом просила моя мама. Если вечером мы гуляли с Лилечкой в лесу, благо мы жили и живём в зелёной зоне Москвы, то в ответ на её вопросы, я просила её помолчать, о чём сожалею до сих пор. Правда, я готовила еду и убирала квартиру и в то же время всегда испытывала трепет перед взрывным характером мужа. Я знала, что если я начну выяснять отношения в семье, то не смогу сосредоточиться на работе, поэтому предпочитала ничего не менять в своей жизни.
Становление
В следующем, 1976 году я выполнила расчёт упругого подвеса акселерометра ДА – 6С на прочность при нагрузках, возникающих в рабочем режиме, то есть в полёте, а также при транспортных нагрузках. Результаты моей работы вошли в статьи "К расчёту упругих опор прецизионных акселерометров" и "О повышении ударной прочности упругих подвесов маятниковых акселерометров", опубликованные в сборнике "Труды предприятий отрасли" и в журнале "Авиационная промышленность".
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.
Валерий Евгеньевич Коридалин постоянно информировал меня о конференциях, в которых принимали участие сотрудники Института Физики Земли. Первая конференция "Метрология в гравиметрии", в которой я приняла участие, была проведена в ноябре 1984 года в Харькове. Она была организована АН СССР, Министерством геологии СССР, Государственным комитетом СССР по стандартам, Главным управлением геодезии и картографии СМ СССР, Научно-производственным объединением "Метрология". Я выступала с докладом "Некоторые пути повышения ударной прочности маятниковых приборов с упругим подвесом чувствительного элемента".
Перед моим отъездом на эту конференцию начальник отдела Гаранкин ознакомился с тематикой докладов и поручил мне поговорить с авторами доклада "Малогабаритный стенд горизонтальных ускорений" Л. А. Булатовым и В. С. Кутеповым, а также с автором доклада "Разработка конструкций стендов для метрологической поверки и испытания гравиметрической аппаратуры" Е. Г. Воропаевым. Все эти авторы были из Тулы. Я добросовестно выполнила задание начальника и привезла ему дополнительные материалы, касавшиеся интересовавших его докладов. Я неоднократно думала, почему начальник отдела с такой лёгкостью отпускал меня на эти конференции. Потом я поняла, что через меня он расширял и собственные связи, поскольку сам он ввиду своей чрезвычайной производственной занятости посещать подобные мероприятия не мог, а знать, что происходит в научном мире, ему было интересно. Кроме того, в силу ли амбиций или каких-либо других соображений он хотел получить учёную степень. В любом случае я ему очень благодарна, так как передо мной открывалась новая картина мира и его научных проблем.
После этой конференции моё знакомство с Владимиром Семёновым Кутеповым, который тогда был проректором по научной работе Тульского политехнического института, продолжилось. Впоследствии именно от него я получала приглашения стать участником той или иной конференции. Вскоре он защитил докторскую диссертацию и, поскольку он постоянно был научным руководителем кого-либо из аспирантов, то начал направлять мне на отзыв авторефераты своих воспитанников. Я не была специалистом в области разработки испытательных стендов для гравиметрической аппаратуры, а Кутепов не присылал мне даже "рыбы", на основании которой я могла бы написать отзыв. Мне приходилось полностью прочитывать авторефераты соискателей и отчаянно пытаться понять, о чём в них идёт речь.