Мозговой штурм
Как бы ни была совершенна вновь создаваемая система — это только сверкающая часть айсберга, а все трудности, которые пришлось преодолеть на пути к цели, остаются за кадром. И родиться этот айсберг мог только на основе творческого сплава дерзкого замысла Главного — генератора идей — и увлеченности и преданности делу талантливых исполнителей, которым судьба предоставила возможность раскрыть в полную силу свои потенциальные возможности. Именно этот человеческий сплав и оказался определяющим при проектировании. Для реализации минометного старта пришлось решить ряд очень трудных, принципиально новых схемных и конструкторских задач.
И, как всегда, Главный сделал ставку на молодежь, и ее лидеров. Благодаря их неординарному инженерному мышлению, нестандартному подходу к решению возникающих задач удалось успешно выбраться из многочисленных тупиковых ситуаций, которые неизбежно порождает любая новая идея. Предлагавшиеся оригинальные подходы к конструированию отдельных функциональных систем выполнялись фактически всегда на уровне изобретений и становились типовыми в отрасли.
Это был титанический труд увлеченных людей в урочное и неурочное время по 12 часов и более в сутки, изнуряющие командировки, и снова работа, работа, и никого в этой работе не надо было подгонять. Интерес к делу цементировался важностью решаемой задачи.
По прошествии трех десятилетий, когда события тех дней стали достоянием истории, сегодня весь ход проектно-конструкторской реализации идеи минометного старта (а в нем много было интересного и поучительного) в деталях и особенно в персоналиях восстановить крайне трудно, и в отдельных случаях и вообще невозможно. И причины тому банально просты. С одной стороны, энтузиасты тех свершений, беспредельно увлеченные делом, почти напрочь были лишены амбициозности и мало заботились о своей популярности в будущем. А с другой — как метко заметил поэт: "одних уж нет, а те далече". И все же, поскольку за любым техническим решением стоят конкретные люди, назовем фамилии некоторых непосредственных участников тех событий. Ведь не все они познали сладость признания личных заслуг и документального узаконивания своей неординарной деятельности.
Общее руководство всеми проектными работами осуществлялось Э.М. Кашановым. Собственно идея транспортно-пускового контейнера и опорно-ведущих поясов на ракете принадлежит Г.А. Кожевникову. Расчет динамики и газодинамики старта, а также расходных характеристик пороховых аккумуляторов давления был проведен П.П. Логачевым, В.П. Лисевичем, В.И. Маматовым. П.П. Логачев предсказал также возможность взрывного догорания ПАДов. Разработка пороховых аккумуляторов давления в целом легла на плечи С.Н. Грехова, а их конструктивное решение было выполнено Ю.П. Волковым, Е.П. Гуртовым, Э.М. Кокоулиным, В.В. Оглихом. Вся проектно-конструкторская и экспериментальная разработка осуществлялась Е.Н. Канунниковым, С.Я. Козиным, С.А. Уваровым и В.Н. Федоровым. Заключительный этап, связанный с экспериментальной отработкой в процессе проведения бросковых испытаний, проводился под руководством С.Я. Козина, С.А. Матюшенкова.
Однако такое простое перечисление основных этапов не проясняет сути тех оригинальных решений, благодаря которым состоялся минометный старт. Поэтому остановимся на некоторых из них, которые, как штрихи к общей характеристике, воссоздадут (пусть частично) ту невиданную конструкторскую эпопею.
В принятой схеме выбрасывания ракеты из шахты роль поршня выполнял специальный поддон. Справедливости ради следует отметить, что это название лишь в малой степени определяло роль, отводимую ему, в реализации минометного старта. Как уже отмечалось выше, терминология и в этом случае (в отличие от конструкции, которую она характеризует) далека от совершенства.
В действительности поддон представлял достаточно сложную пространственную тонкостенную конструкцию с диаметром, равным диаметру ракеты, а длина его составляла несколько метров. Исходный объем, который начинал заполняться газами, образовывали два сферических сегмента. Один из них — нижний — являлся, по сути, днищем контейнера, на нем располагались пороховые аккумуляторы давления. Ответный сегмент — днище поддона — выполнял роль поршня. Вместе верхнее и нижнее днища представляли фигуру чечевицеобразной формы. Рабочим телом, выталкивающим ракету из шахты, являлись газы, вырабатываемые пороховыми аккумуляторами давления.
Кроме разработки их конструкции, что само по себе представляло отдельную проблему, требовалось обеспечить оптимальный режим нарастания давления. Расчеты показали: одним аккумулятором давления это сделать невозможно. Поэтому пришлось предусмотреть второй, включавшийся через определенный промежуток времени после начала работы первого. Применение двухступенчатой схемы позволило обеспечить прогрессивный расход, следивший за увеличением объема, заполняемого газами в процессе выхода ракеты из шахты. В начале отработки ПАДов масса заряда на основании расчетов была определена в 75 килограмм. Но оказалось, что не учтены тепловые потери. И начался длительный процесс отработки: надо делать заряд, а его поставлял подмосковный НИИ, оснастку же для изготовления заряда делали в Днепропетровске. Итак, в конце концов, экспериментальным путем нашли потребную массу. Она оказалась равной 120 килограммам.
Об эффективности работы пороховых аккумуляторов давления свидетельствует такой факт: найденный суммарный вес заряда смесевого твердого топлива легко выталкивал из контейнера массу в 210 тонн со скоростью до 25 метров в секунду на высоту до 15–20 метров.
Однако прежде, чем отрабатывать режим нарастания давления, необходимо было установить величину максимальной перегрузки, возникающей в процессе выброса ракеты из контейнера. Ученые ЦНИИмашиностроения на основании проведенных исследований предлагали принять пятикратное увеличение веса. Анализ показал, что в этом случае сильно перетяжелялся корпус ракеты.
В конце концов, остановились на значении, равном 2,5. Эта перегрузка выбиралась на основе оптимизации по многим параметрам: скорости выхода из шахты, дальности полета, потребной массы для обеспечения несущей способности конструкции. Последнее обстоятельство имело особое значение, поскольку важно было для изготовления корпуса использовать традиционно применяемые материалы и не прибегать к высокопрочным типа специальных сталей.
При запуске ПАДов неизбежно взрывное догорание газов в воздухе, находящемся в чечевицеобразном пространстве, образуемом днищами поддона и контейнера. Эта опасность остроумно исключалась с помощью специальной гибкой разделительной диафрагмы — мембраны, закрепленной на нижнем днище.
В исходном положении диафрагма лежала на нижнем днище. Для перевода ее в верхнее положение, с целью вытеснения атмосферного воздуха, пришлось предусмотреть еще один пороховой аккумулятор давления. По мере нарастания давления пороховых газов диафрагма перекладывалась с нижнего днища к верхнему, вытесняя атмосферный воздух, при этом рабочий объем полностью заполнялся пороховыми газами аккумуляторов давления.
В процессе проработки конструкции вопросы нарастали, как снежный ком. Новые решения порождали, в свою очередь, очередные и новые проблемы. Так обнаружилось, что разделительная мембрана, исключавшая взрывное догорание, в силу собственной нежесткости на изгиб провисала при транспортировке и в процессе заполнения газами перекрывала отверстие для выхода воздуха, который она должна была вытеснять. Потребовалось над выходным отверстием соорудить специальный зонтик, устранявший выявленный недостаток. И это решение тоже было признано изобретением.
Много хлопот доставили ударные нагрузки, действующие на двигательный отсек первой (на конструкторском жаргоне — "хвост") ступени. Причиной были газы ПАДов. Отражаясь от стенок контейнера, они догоняли ракету и создавали дополнительные усилия, приводившие к разрушению "хвоста". Поэтому кривую, обеспечивающую прогрессивный расход газа, пришлось выбирать и с учетом фактических ударных нагрузок. Интенсивность нарастания давления должна была подчиняться противоречивым требованиям: с одной стороны из условий прочности ее следовало выбирать минимальной, но в то же время и такой, чтобы обеспечить достижение необходимой высоты в момент начала работы двигателей.