До и после Победы. Книга 1
Шрифт:
Ну, с одной из причин обрывов - неоднородностью стекломассы - стекольщики разобрались самостоятельно - они стали готовить в одной емкости меньшие объемы стекла и варить его при более высокой температуре - так гарантированно переплавлялись все компоненты шихты, а конвекционные процессы отлично перемешивали стекломассу, чья вязкость под действием высокой температуры резко падала.
С вытягиванием все было не так однозначно. Как нам объяснил физик, свободная струя сохраняет непрерывность при определенном соотношении вязкости и поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение старается разбить струю на отдельные нити, которые затем превращаются в капли. То есть чем выше вязкость - тем больше должны быть силы поверхностного натяжения, чтобы разорвать струю на капли. Соответственно, чем выше вязкость, тем лучше струя вытягивается в нить. А мы-то думали наоборот ... И нагревали до 1400..1500 градусов - естественно, стекломасса становилась слишком жидкой, и нить постоянно рвалась. Тогда мы попробовали уменьшать температуру. Вязкость
– нить становилась все стабильнее. Правда, до определенного момента - начиная с некоторой температуры в ней начали проскакивать утолщения - возросшая вязкость не позволяла вытянуться части стекла в волокно и оно выползало с утолщением, которое делало нить сильно неоднородной или вообще рвало своим весом волокно выше себя. Остановились на 1200..1250 градусах - платиновые фильеры при таких температурах могли работать долго, а вытягиваемость нас устраивала - можно было бы опустить температуру и пониже, градусов до тысячи, там вязкость была раза в четыре выше чем при 1200, соответственно вытягиваемость также была еще выше, но там возникали другие проблемы - помимо проскоков утолщений, в нити при такой высокой вязкости оставались внутренние напряжения, которые потом могли сломать волокно, плюс - такие температуры были близки к температурам образования кристаллов в стекле - оно не всегда успевало застыть достаточно быстро, чтобы проскочить диапазон температур образования кристаллов без того, чтобы они начали образовываться, и в нем появлялись эти самые кристаллы, по которым ломалось волокно или прерывалась струя.
С разнотолщинностью боролись долго. Сначала толщина гуляла почти на тридцать процентов, часто приводя к обрывам - на переходах между разными толщинами возникали внутренние напряжения, которые и ломали волокно. Потом, когда приноровились сохранять постоянство температурных параметров на выходе из фильер и варить однородное стекло, и обрывы, и разнотолщиность уменьшились - до 3-5 обрывов на килограмм и на 15% по толщине соответственно.
Вообще - фильеры располагались сначала два ряда - по двадцать штук, всего - сорок волокон в нити. Это позволяло сохранять однообразие условий охлаждения для фильер, и соответственно снижало трудоемкость поддержки техпроцесса. Но потом попробовали ставить два таких набора на один сосуд. Поначалу дело не шло - внутренние ряды обоих наборов нагревались сильнее, нарушалось единообразие температурных режимов и повышалось количество обрывов - или на внутренних, или же на наружных рядах, если понижали температуру фильер. Потом подумали и поставили междурядный охладитель - медные пластины, между которыми протекала проточная вода. Во внутренних рядах стали проскакивать утолщения - явно ускоренное охлаждение подфильерной стекломассы слишком быстро повышало ее вязкость и волокно не успевало вытянуться. Тогда увеличили подогрев стекломассы в самом сосуде, но люди были уже опытные, съели не одну собаку, поэтому соответствующим образом стали охлаждать и внешние фильеры, хотя и меньше, чем внутренние, но так, чтобы результирующая температура была одинакова. И тут всех ждал сюрприз. Повышенная температура в сосуде уменьшала вязкость, стекло вытекало интенсивнее, а ускоренное охлаждение в районе фильер резко повышало вязкость внешнего слоя подфильерной массы, что приводило к меньшим напряжениям в вытягиваемом волокне и соответственно уменьшало и обрывность. Вот так, одним махом, получили увеличение производительности с одного сосуда - и за счет увеличения количества фильер, и за счет увеличения прохождения стекла через каждую фильеру, и за счет уменьшения количества обрывов. Добавление еще двух стафильерных пластин с охладителями надолго сняло проблемы повышения производительности. Естественно, добавилось и количество регулировочных параметров - приходилось следить за подфильерной температурой и регулировать ее изменением подачи охлаждающего воздуха и воды. Но - двести килограммов нити в сутки с одного аппарата - ради этого стоило трудиться.
Еще более равномерным волокно пошло, когда стали следить за постоянством и в пространстве над фильерами. Стекло вытекает в фильеры под давлением, которое оказывает стекломасса в емкости. И тут выявилась очередная проблема - с понижением уровня стекломассы она все меньше и меньше давит на нижние слои, соответственно падает скорость истекания стекла через фильеры. Пришлось перейти к непрерывной подпитке, когда стекломасса постоянно подливалась в горшки малыми дозами, чтобы не вызвать резких скачков уровня стекла и соответственно давления на нижние слои. Так что теперь надо было термостабилизировать как фильерную, так и пополняющие емкости. Но это снизило обрывность еще где-то на 0,6 на один килограмм стекломассы.
Обрывам способствует и термическая неоднородность стекломассы. От нее избавились просто - обложили горшок с расплавом изоляцией из стекловаты, и за время, пока горшок протекал через фильеры, температура оставалась более-менее постоянной. К тому же, одинаковая температура рабочей и пополняющей стекломасс обеспечила равномерность температурного поля - отсутствие скачков температуры не создавало переходов во внутренней структуре стекла. Как уж они справились с еще одной напастью - затеканием стекломассы снаружи вверх по фильерам - я не интересовался - затребовал отработанную на тот момент технологию получения ста килограммов стекловолокна в сутки и побежал - "А! И фильтры ! С вас фильтры из стекловаты для техники !!!" - решать другие проблемы.
ГЛАВА 34.
А другими проблемами были наши доморощенные авиастроители. Образовав в конце июля несколько рабочих групп, в начале августа они получили первые образцы стеклоткани и смолы и стали отрабатывать технологию их использования. К середине августа общее количество занимавшихся этим людей возросло с семидесяти до более чем двухсот человек - как за счет выхода к нам новых сбитых летунов, механов, все еще блуждавших по окрестным лесам, освобожденных из плена, так и за счет рекрутирования более-менее технически грамотных или просто толковых людей обоего пола. И вот вся эта команда увлеченно занималась самообучением конструкции самолетов, изучением аэродинамики и созданием оснастки и технологии ее использования. Вроде бы все отлично. Но когда я стал знакомиться с промежуточными результатами их работы, я пришел в уныние. Нет, обучение и знакомство с конструкциями - дело конечно полезное, это никогда не помешает. Но зачем же повторять старые конструкции на новых материалах ?!? И вроде бы люди-то подобрались технически грамотные, особенно механы со стажем или летчики, некоторые из них даже пытались строить до войны свои собственные самолеты или как минимум планеры, то есть с были знакомы даже с аэродинамическими расчетами. Но мыслили как-то слишком однобоко.
– У вас же есть материал, который по удельной прочности превосходит все существующие материалы !!! И сталь, и дюраль, и дерево, не говоря уж об этом перкале ! Так какого хрена вы сейчас повторяете конструкции, которые рассчитаны на этот мусор ?!?
– Ну не такой уж он и мусор ...
– Да, согласен, не мусор. Но те же деревянные конструкции - хотя они и сравнимы пока - пока!
– со стеклопластиком по удельной прочности, но способы-то обработки у них разные !!! Ведь у стекловолокна отсутствует ярковыраженная слоистость ! Его можно формовать и наматывать как угодно - в этом плане оно значительно превосходит металлические конструкции и при этом не требует термообработки !!! Ну то есть что захотели, то и слепили !!! А что захотели вы ?
Я почему так разорялся ? Я видел конструкцию крыла того же И-16. Не спорю, для тех материалов она скорее всего была наиболее подходящей. И честь и хвала и конструкторам, создавшим ее, и рабочим, кропотливо воплощавшим ее в жизнь в тысячах - тысячах !!!
– самолетов. Но есть одно "но". То же крыло. Взять его лонжероны, проходящие вдоль крыла. Каждый из двух лонжеронов сделан так. Две трубы - верхняя и нижняя, диаметром, ну, в пару сантиметров - соединены между собой дюралюминиевыми вертикальными планками - передней и задней. Каждая планка крепится к трубе заклепками, штук сто на ряд. И таких рядов заклепок - четыре - два для верхней трубы на переднюю и заднюю планку по их верхнему краю, и на нижнюю трубу - тоже два - уже на нижние кромки передней и задней планок. Всего - четыре сотни заклепок. Только на один лонжерон. Да, трубы образуют верхнюю и нижнюю части, планки - соответственно переднюю и заднюю, все вместе - нормальный такой короб.
– Но четыреста заклепок на один лонжерон !!! А их два, и только в одном крыле !!! А крыльев - два !!! Для какого-то вшивого коробка !!! И что вы тут делаете ? Вы делаете такие же детали для изготовления такого же коробка. То есть две трубы и две планки. Отлично. Скреплять наверное также будете заклепками, так ?
– Ну ... или шурупами ...
– Еще лучше. У нас шурупов просто завались. Вам-же-ну-жен-ко-роб. У вас же есть лента. Так намотайте ее на оправку екарный бабай !!!
Тут до народа стало доходить. Просветление в глазах сменилось виноватым выражением и уже оно - недоумением и злостью. Ха-ты-ж-черт ! А мы то тут ... действительно глупо получилось.
И дело пошло. Хотя все-равно приходилось следить - теперь руководители групп сначала показывали планы разработок, и только после их одобрения или корректировки начинались работы.
– А вы зачем планируете делать столько нервюр ? Сколько их в крыле ?
– Одиннадцать.
– Так это количество ведь рассчитано на дюраль и обшивку наполовину из дюрали наполовину из перкали - такие материалы, особенно перкаль, естественно требуют частого набора, иначе будут проминаться и терять форму. У нас же в качестве обшивки гораздо более прочный материал. Он ведь наверное будет успешнее сопротивляться давлению, соответственно меньше потребуется и нервюр ?
– Надо подумать.
Через некоторое время разработчик подходил:
– Да, действительно, можно обойтись и семью нервюрами.
– Ну вот, отлично. Покажите, какими они будут.
– Вот.
– Что ? Опять ?
– А что ?
– Ну мы же уже разбирали это на примере лонжерона.
– Не понимаю.
– Вот смотрите, что Вы пытаетесь сделать. Вы опять пытаетесь повторить существующую конструкцию. А зачем ? Она же сейчас что содержит ? Во-первых - замкнутая планка, повторяющая профиль крыла в разрезе. Во-вторых - раскосы внутри этой планки, которые придают ей жесткость. А в-третьих - крепеж всех этих раскосов к планке !!! И на каждую точку крепления - пара пластин с каждой стороны и ... сколько там? ... девять клепок на одну планку ? Это получается на одно крепление - восемнадцать заклепок, по девять на каждую сторону ... а всего сколько креплений ?