Начало - здесь.
Плоская стенка из плоскости не работает.
Так нас учили. А если и работает - то плохо. Работает или за счет толщины, или трехслойной конструкции (панели с сотовым заполнителем), или развитого подкрепления.
При работе на внутреннее давление плоские стенки стараются не применять. Только от очень большой необходимости. Или там, где нет ограничений по весу, а простота изготовления плоской подкрепленной поверхности дает выигрыш в стоимости.
Космические аппараты, так же как и авиация, к весу относятся очень скрупулезно и при работе на внутреннее давление используют поверхности одинарной или двойной кривизны.
Кстати, многих успокаивает величина внутреннего давления кислородной атмосферы американских аппаратов лунной программы - всего 0,3 кг/см2. Посмотрим - вроде немного - 300 грамм на один сантиметр. Но на один квадратный метр это усилие 3 тонны! А та же торцевая стенка "консервной банки" ЛМ имеет площадь поверхности более 4 м2 - сила давления больше 12 тонн!
Посмотрим, в исторической ретроспективе, беспилотные и пилотируемые космические аппараты.
ПС-1.
Та минимальная аппаратура, которая была на борту, на работу в вакууме не была рассчитана. Потому воздух или азот и давление внутри было. Сфера.
Эксплорер - 1.
Тот же уровень приборов - форма конус плюс сфера. Форма определяется вписыванием КА в головную часть ракеты.
Пилотируемые.
Восток.
Сфера. Конусы агрегатного отсека.
Меркурий.
Суборбитальный, но тем не менее - конусы (вписывание в головную часть РН). цилиндры, сферические поверхности.
Восход.
Развитие Востока. Те же формы.
Джемини.
Развитие Меркурия. Те же формы.
Союз.
Сферический отсек и спускаемый аппарат в "форме фары" - сферические и конусные поверхности.
Аполлон.
Конус плюс сфера.
Ну да ладно, это все аппараты были или первые, или рассчитаны и использовались для прохождения атмосферы. С экипажем внутри.
Взглянем на орбитальные станции. Они стартовали пустые (в смысле без экипажа внутри) и использовались только в космосе.
Салют (Заря).
Цилиндрические, конические, сферические поверхности.
Скайлэб.
То же.
Салют-7.
То же.
Мир.
То же нет плоских поверхностей.
МКС.
Все понятно по изображению. Можно рассмотреть покрупнее - фото в интернете достаточно.
Ни до ЛМ, ни после - не делали корпуса космических аппаратов, находящихся под давлением, из плоских оребренных поверхностей. Он один такой эксклюзивный и непонятный.
Кстати, в авиации в некоторых случаях применяют плоские (или почти плоские) поверхности. Это, в первую очередь - верхняя и нижняя панель кессона крыла.
Но там толщины и усиления много значительнее, нежели у ЛМ. Причем, нагрузка из плоскости там присутствует, от аэродинамических сил, но она меньше на порядок - сотни кг на м2 - так называемая удельная нагрузка на крыло.
Другой пример - рампа и пол у транспортников.
Третий пример - пол пассажирского самолета, но у него нагрузка другая, намного меньшая, нежели от внутреннего давления.
А что же у лунного корабля разработки специалистов из СССР?
Да ничего "эксклюзивного", все по классике. Для работы на внутреннее давление.
Кабина экипажа - сфера.
Агрегатный отсек - так же формы тел вращения.
Иллюминатор и опоры. Их - и иллюминаторы и опоры - сравним и обсудим далее.
Что бы обеспечить на сферической поверхности установку иллюминатора, направленного вниз, выполнена вогнутость, но опять же - сферической формы. Сфера на наружное давление работает несколько хуже, чем на внутреннее - потеря устойчивости - но в любом случае намного лучше плоской стенки.
Для сравнения:
В первом случае (ЛК-3) все смотрится просто, понятно и несколько... примитивно.
Зато во втором (ЛМ) - все сложно, непонятно - вероятно очень серьезно. Зачем то так сделали?. Видимо владели каким то "дзен" - сокровенным знанием?
Продолжение в следующей части...
Добавляю, по результатам обсуждений, ссылку на четвертую часть: кратенький "ликбез" . Сравнение сферической и плоской стенки.
