ВЫДАЮЩИМСЯ
УЧЕНЫЙ-МЕХАНИК
Академик Н.Ф. МОРОЗОВ, доктор технических наук В.Е. СПИРО, Центральный научно-исследовательский институт им. академика А.Н. Крылова
Валентин Валентинович Новожилов (1910-1987) принадлежал к кругу питерской интеллигенции, в который входили известные ученые-кораблестроители академики А.Н. Крылов, Ю.А. Шиманский, член-корреспондент АН СССР П.Ф. Папкович, а также физиолог академик Л.А. Орбели, востоковед академик И.А. Орбели, историк и географ Л.Н. Гумилев, археолог и востоковед академик Б.Б. Пиотровский, литературовед и общественный деятель академик Д.С. Лихачев. Этих во многом непохожих людей объединяла исключительно высокая общая культура и стремление познавать жизнь во всем ее многообразии.
Академик Валентин Валентинович Новожилов.
Академика В.В. Новожилова, посвятившего жизнь исследованиям в области механики сплошной среды и кораблестроению, многие специалисты считают своим учителем. Авторам же данного очерка посчастливилось долгое время с ним общаться и работать...
Надо сказать, что в науку Валентин Валентинович пришел не сразу. Окончив Ленинградский политехнический институт, он начал работать как инженер-проектант, конструктор, расчетчик, узнал на практике, что такое реальное инженерное сооружение, как оно функционирует, от чего зависят его прочность, надежность и эффективность. Причем сначала его деятельность была связана с дирижаблестроением, а затем — и навсегда — с подводным кораблестроением.
Среди областей науки, наиболее привлекавших Новожилова, особое место занимала теория оболочек. Эта прикладная составляющая теории упругости очень сложна, поэтому получение и применение конкретных результатов давалось здесь с большим трудом. А ведь соответствующие конструкции, одни из самых легких и эффективных, широко используют в самолето- и судостроении, при создании ракетной техники, в гражданском строительстве и т.д.
Умение разработать корпус того или иного сооружения с применением оболочек состоит в том, чтобы загрузить их значительными напряжениями, равномерно распространяющимися по толщине и поверхности, и как можно меньшими напряжениями, возникающими от изгиба. В полной мере это не удается. Но можно более или менее приблизиться к идеалу, если рассчитывать реальные конструкции, опираясь на удовлетворительную для практики теорию и развитый аппарат для работы с ее основными уравнениями.
В конце 40-х — начале 50-х годов в нашей стране потребность в решении данных задач была исключительно велика в связи с широко развернувшимся строительством подводного флота. Над проблемой работали многие ученые, однако, пожалуй, лишь Валентину Валентиновичу удалось наиболее полно и всесторонне обозначить путь построения прикладной теории оболочек и показать, как можно упростить получение практических решений инженерных задач.
Работы Новожилова в этой области являются фундаментальными, классическими. По предложенному им пути впоследствии строили линейную и нелинейную теории тонких анизотропных оболочек с учетом деформации поперечного сдвига, линейную теорию анизотропных пластин и оболочек средней толщины и т.д.
Впрочем, ученый решал не только теоретические, но и важные конкретные инженерные задачи, причем целенаправленно, чтобы получить наиболее эффективный результат. Вот один пример. Прочный корпус подводной лодки на большей части длины представляет собой цилиндр с межотсечными поперечными переборками, опоясанный кольцевыми шпангоутами (поперечными ребрами жесткости). Приближенно устойчивость этой конструкции при внешнем гидростатическом давлении можно рассчитать как устойчивость кольца с пояском (предполагается, что между шпангоутами оболочка устойчива). I Ео при этом не принимается во внимание поддерживающее влияние переборок, а оно есть, если /длина отсека не слишком велика. Валентин Валентинович провел строгие
расчеты и показал: за счет указанного фактора, учитывающего потенциальную энергию изменения формы оболочки при потере устойчивости между переборками вместе со шпангоутами, можно снизить потребную жесткость последних. Это и даст выигрыш в массе, и освободит дополнительный внутренний объем корабля, и уменьшит напряжения изгиба в оболочке при ее провисании на шпангоутах в рабочем устойчивом состоянии.
Все правила, нормы допускаемых напряжений, запасы прочности, предельные отклонения формы обшивки и шпангоутов от теоретически рассчитанной для корпусов отечественных подводных лодок, в том числе первой атомной, были рассмотрены и одобрены межведомственной комиссией под председательством Новожилова.
Затем пришло время заняться гадроупругостью, пол-воднымн взрывами, точнее, их воздействием на корпус подводной лодки и се оборудование. Проблема не была надуманной. Не имея соответствующей теории, нельзя было двигаться дальше в проектировании. Валентин Валентинович поставил и решил классическую задачу о воздействии на цилиндрическую оболочку в безграничной жидкости ударной волны с плоским фронтом. В фундаментальной науке это стимулировало дальнейшие интересные работы, давшие дополнительные конкретные результаты, а промышленности позволило обеспечить взры-востойкость отечественных субмарин.
Снова сложная теория, академическая задача, все строго и в то же время ясно для инженера по результату. Так же работать учил Новожилов и своих молодых коллег Он неоднократно говорил нам: та часть работы, где выводятся уравнения, дается их решение, должна быть не обязательно доступна всем, но безупречна перед судом профессионалов. Зато результат в числе, в принципе, в рекомендациях надо излагать так, чтобы понял даже начинающий исследователь, инженер, в конечном счете — потребитель.
В дальнейшем использование в подводном кораблестроении высокопрочных свариваемых высоколегированных сталей и титановых сплавов позволило нашей стране достичь паритета с зарубежными по глубинам погружения и даже в ряде случаев превзойти их результаты в 1,5 раза. Но одновременно встала проблема обеспечения малоцикловой усталости и трещиностойкости сложных толстостенных сварных оболочечных конструкций: ведь при росте прочности в них снижается пластичность, увеличивается хрупкость и уменьшается ресурс усталостной и циклической прочности и стойкость к трещинам. Вот почему опять потребовались теоретические исследования, в частности, свойств высокопрочных материалов в составе сварных конструкций. Причем надо было иметь в виду наличие в них собственно сварочных и сборочно-сварочных напряжений, дефектов металлургии и сварки в виде ограниченных макротрещин, не выявляемых средствами технологического контроля, подрезов на сварных швах и т.п.
Новожилов и его ученики внесли существенный вклад в эти изыскания. Благодаря его теориям разрыхления и пластичности был создан механизм оценки сопротивляемости материалов усталостному разрушению, особенно при напряжениях выше половины предела текучести. Разработаны и практические методы оценки повреждаемости сварных конструкций в процессе повторно-статических нагруженнй, характерных для эксплуатационных условий.
шш
Много внимания Валентин Валентинович уделял проблеме трещин. I. го взгляд на дискретность процесса их образован и я и глубокое понимание физики явления помогли по-новому взглянуть на проблему. Коллеги ученого с его участием создали достаточно полную и понятную для инженера методику оценки ресурса малоцикловой усталости сварных конструкций подводных лодок, успешно подтвержденную экспериментами. В ней нашли отражение сопротивляемость накоплению микроповреждений и развитию макротрещин, технологические параметры (сварочные напряжения, допустимые дефекты), воздействие морской воды и т.д.
Умение вовремя понять важность возникшей проблемы и выявить в ней главное, талант теоретика, ярко проявлявшиеся на стадии фундаментальных исследований, а также способность сплотить вокруг" себя нужных специалистов в ходе прикладных разработок, заслуженный авторитет позволяли Валентину Валентиновичу получать феноменально высокие результаты. Это его качество, а также исключительная инженерная интуиция, помогавшая выходить из, казалось бы, тупиковых ситуаций, всегда восхищали всех сотрудников.
В оценках работ младших товарищей Новожилов был строг и сдержан. Перед официальной защитой диссертации в ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова была обычно никем не санкционированная предзащита в кабинете «папы Вали». Чаще всего, выслушав соискателя, он говорил: «Это понятно, это полезно, а вот здесь что-то есть, защищайтесь». И было очень радостно услышать именно: «здесь что-то есть».
I [ссколькоособняком в научном творчестве 11овожило-ва стоят исследования в области турбулентных течений (когда часгицы жидкостей или газов совершают неупорядоченные, хаотичные движения по сложным траекториям при интенсивном перемешивании, теплообмене, большом коэффициенте трения). Но это. по-видимому, только на первый взгляд. Ведь данная проблема — одна и з определяющих в гидромеханике пристенных течений и связана с обтеканием тел вязкой жидкостью и соответствую-
Первая отечественная атомная подводная лодка.
шими шумами. Тем более что о природе явления давно н много спорят и к единому мнению пока не пришли. Валентин Валентинович не случайно занялся этими вопросами в начале 70-х годов, когда шумы обтекания, нелинейные процессы в пограничном слое стали волновалъ и теоретиков гидромеханики, и практиков, проектировавших обтекаемые обводы корпуса, лопастей винтов, крыльев и других элементов кораблей.
Вторжение в «чужую» область оказалось сложным. Многие специалисты не разделяли постановку вопроса, предложенную Валентином Валентиновичем. Тем не менее некоторые полученные им результаты оказались востребованными и были подтверждены в работах зарубежных авторов. Отойдя от традиционных подходов, ученый стремился познать новое на основании своей философии и своих возможностей, которые опирались на твердую базу исследований по механике сплошной среды в области пластичности, ползучести и усталостного разрыхления.
В конце жизни Валентин Валентинович еще раз (в 80-х годах) нарушил границы своей сферы. Прекрасно зная английский язык, он начал переводить
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.