Как вели прочностные расчеты для первых баллистических ракет и спутников.

Как известно, при расчете космической техники имеет огромное значение расчет массы конструкции. 

От распределения масс зависит центровка, а от абсолютных значений совокупной массы полезной нагрузки и массы самой ракеты исходят в расчетах необходимого количества топлива. 

Практика показывает, что более 90 % массы снаряженной к полету на 400 км от поверхности Земли составляет топливо. Масса самих баков,  двигателей, масса спутника и в итоге на  1 кг полезной  нагрузки приходится 1 тонна топлива. Исходя из простейшей логики, съэкономив на массе конструкции комплекса  "ракета - спутник" 1 кг , мы экономим одну тонну топлива.

Поэтому вся космическая техника просчитывается на прочность до последнего винтика.

Дальше я буду давать информацию из ненадежных непроверенных источников типа "один мой знакомый конструктор рассказывал".

Был один реальный случай, когда нужно было снизить массу одного из узлов спутника на 1,650 кг, причем срочно. А узел сам весил 48 кг, и уже был спроектирован квалифицированными конструкторами и проверен прочнистами.

Сергей Павлович Королев объявил о размерах премии один рубль на один грамм обоснованного снижения массы при условии сохранения необходимой прочности. До 1961 г. оклады инженеров были в пределах тысячи и менее рублей, поэтому головой можно было за несколько сверхурочных часов заработать месячную зарплату. И ведь выполнил Королев обещание, выплатил  премию.

Этот пример показывает, как тщательно подходили к точности цифр по проектированию техники для космоса.

Обычно рядовой конструктор проектировал узел и приводил расчет, этот расчет проверял для верности другой конструктор, затем начальник отдела, затем ведущий конструктор и наконец Генеральный - Королев. Каждый из проверяющих имел ручку с чернилами определенного цвета, которой он ставил точку над каждой из исходной и над итоговой цифрой расчета, потом, естественно, еще и расписывался в положенном месте. За регулярные ошибки наказанием было не лишение премии, а в лучшем случае увольнение с волчьим билетом.

Так с помощью каких калькуляторов считали спутники?

Ответ - большей частью с помощью логарифмической линейки и обычных счет, какие многие еще помнят в магазинах 70-х и 80-х годов.

Логарифмическая линейка  - умножение, деление, взятие корней, синусов и всего прочего, что на ней можно сделать, а счеты - сложение-вычитание. Логарифмическая линейка обеспечивает точность в лучшем случае в три значащих цифры. Почему же не считали точнее?

Потому что в сопромате и прочности все исходные данные имеют точность менее одного процента, а часто и менее пяти процентов.

Например для стройки, где запасы прочности бывают в пять-семь раз и более, вполне нормальным считается указать предел прочности стали в 55 кг\мм2.  Запас в пять раз любую неточность компенсирует.

А в авиации и космосе обязательно укажут предел прочности как например 53-56 кг\мм2  - с  разбросом.

Потому что даже металл из одной плавки с одним химическим составом из-за разной скорости охлаждения имеет разброс по механическим характеристикам, в том числе по пределу прочности и пределу текучести.

В справочниках  для профессионалов модуль Юнга указывают с точностью до двух значащих цифр, а коэффициент Пуассона указан обычно просто 0,3 для большинства материалов.Пример:

"Модуль упругости (Е) для литья, горячекатанной арматуры из сталей марок, именуемых Ст.3 и Ст. 5 равняется 2,1*106 кг/см^2.

Для таких сталей как 25Г2С и 30ХГ2С это значение равно 2*106 кг/см^2."

То есть при изменении химического состава стали значение Е изменяется в пределах пяти процентов, а как зависит это изменение от температуры?

Даже пресловутое ускорение свободного падения, известное нам как 9,8 м\с2 может быть представлено как 9,82 м\с2.

Приведу пример из Инета:

Ускорение свободного падения на поверхности Земли g (обычно произносится как «же») варьируется от 9,780 м/с² на экваторе до 9,82 м/с² на полюсах. Стандартное («нормальное») значение, принятое при построении систем единиц, составляет g = 9,80665 м/с².

Так вот в авиации это ускорение в большинстве случаев принимают равным десяти и не парятся.

А те, которые начинают переводить кг\м2 в МПа с разрешенным "официально" значением 9,80665 и выписывают потом десять цифр до запятой и две после запятой, просто показывают свое слабое знание законов инженерных расчетов.

Кто скажет с ходу , какое из чисел больше:

926269226248485151515 или 926269121545451120215   ?

Многим понадобится ручка, чтобы разделить такие числа на разряды, а уж потом сравнить.

Проверяющий начальник такую "точность " расценит не как скурпулезность при подсчетах, а как издевательство с соответствующими выводами. 

Сейчас расчеты ведут компьютеры, для них зрительное восприятие не слишком  важно, они могут себе позволить обрабатывать промежуточные цифры в любом виде, но итоговый результат профессионалы всегда округлят до необходимой точности, это почерк профессионалов.