Geodan

телефон
Наш адрес: 109428, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6 корп. 51,
тел./факс. (495)580-50-82,


e-mail: geodan@geodan.ru,


e-mail: info@geodan.ru,


e-mail: geodan@mail.ru,


http://www.geodan.ru



Лаборатоия геотехнологий.

Шесть небольших расчётных ошибок, повлекших за собой грандиозные трагические события. Часть 1.


Читать часть 2.

прыгающий мост

Детям, читающим эту статью, в сущности, мы хотим сказать только одну вещь о взрослой жизни: если вы допустите даже одну маленькую ошибку, кому-то она будет стоить жизни.

Не верите нам?

Давайте мы поделимся с вами историями о ничего, на первый взгляд не значащих, ошибках дизайна.

# 6 Крушения авиалайнеров "Комета" связанное с квадратными иллюминаторами фюзеляжа.

Кабина самолёта Комета

В 50-х годах 20-го века авиакомпании ещё только делали первые шаги в реактивной авиации, возглавлял лидерскую гонку первый серийный реактивный авиалайнер "Comet", производимый авиастроительной компанией De Havilland.

На тот момент для всех это было в диковинку, все эти новые возможности, такие как герметичная кабина, что позволяло летать самолётам выше и быстрее, чем самолётам дореактивной эпохи.

К сожалению, в 1954 году, две "Кометы" рассыпались посреди полета, без всякой к тому видимой причины. Погибли 56 человек. Оглядываясь назад, можно сказать название "Комета" было неудачным выбором.

Позднее выяснилось, что столь плачевные последствия повлёк за собой просто смешной недостаток - лайнер имел квадратные смотровые окна.


Самолёт Комета

Это такая вещь, которую легко упустить из виду (конструкторы прозевали, скажем), но легко доступна к пониманию, будучи однажды объяснена.

Взять например шоколадный батончик Kit Kat. Если бы вас спросили, где этот самый батончик, скорее всего, сломается, при приложенном к нему усилии?


Батончики Kit Kat

Прямо по углублениям, это же очевидно, ведь именно для этого они и предназначены. И естественно никому и в голову не придёт изготавливать ответственные силовые конструкции из набора элементов подобных батончикам Kit Kat.

В нашем мире, у любого квадратного окна имеется четыре угла по 90 градусов, каждый из которых является потенциально слабым местом.

Вы не нуждаетесь в схемах или графиках, чтобы убедиться в этом - если стены вашего дома кирпичные или, например, оштукатурены, просто выйдите на улицу и посмотрите на них с внешней стороны. Вы обнаружите там как минимум микротрещины, исходящие хотя бы из одного такого угла.


Трещины на здании

В прикладном проектировании, такие элементы, как угол (или углубление в Kit Kat), называются "точка концентрации напряжений", то есть таким местом, в котором объект, наиболее вероятно разрушится в условиях нагрузок.


Напряжения

Таким образом, если вы конструируете самолёты, перед вами встает вопрос - как же избежать удручающего финала?

Вы, наверное, замечали, что на каждом самолёте, где вам доводилось бывать, иллюминаторы, в которые вы смотрели, имели закругленные углы?

Эти скругления практически единственное, что предотвращает деформации и как следствие неминуемое разрушение самолёта в воздухе, прямо как в той сцене из фильма "Бойцовский клуб".

В скруглениях напряжения распределяются по всем точкам вдоль округлой кривой, а не концентрируются в точке, где находится вершина угла. В противном случае (как выяснилось), напряжения в той самой точке, будут стремиться друг от друга и со временем образуют трещины.

Поверьте, это не было так очевидно, как кажется. Эксперты никак не могли взять в толк, почему самолёты разваливаются, пока не проверили конструкцию путем многократной имитации давления в кабине.

Разумеется, фюзеляж в конечном счете лопнул, как низкосортный контрабандный презерватив, и разрушение началось именно с трещин по углам иллюминаторов.


Иллюминаторы с закруглёнными углами

Представители Boeing и Douglas впоследствии заявили, что их инженеры также не подозревали о подвохе, и что если бы "Комета" не стала первой, то, несомненно, крушение бы потерпел лайнер одной из этих конкурирующих на мировом рынке компаний.

С тех пор, квадратные иллюминаторы самолётов имеют закруглённые углы.

#5 Крушение истребителей на прямой взлетно-посадочной полосе "допотопных" авианосцев

Истребитель садится на авианосец

Совсем не обязательно быть пилотом, чтобы догадаться, что посадка на авианосец действительно нетривиальная задача. Такая короткая взлетно-посадочная полоса, заполненная другими самолётами, к тому же беспрестанно подпрыгивающая на волнах. Надо иметь ввиду ещё и целый набор инструментов, компьютеры и сигналы, которые помогают управлять самолётом буквально в сантиметровой шкале.

У ранних самолётов этого конечно не было.

Но была и другая проблема ...

Маленький смешной дефект:

Вот так выглядели первые авианосцы. Вряд ли он мог бы быть проще, так ведь?


Прямая взлётно-посадочная полоса авианосца

Это просто плавающая взлетно-посадочная полоса. Как бы вы еще оформили такое судно? Можно сказать, что такая посудина была своего рода фабрикой самоубийц.

Как можно увидеть, самолёты ожидающие взлета располагаются на противоположном конце взлетно-посадочной полосы, в то время как вы пытаетесь сесть на неё.

Если вы не успеете вовремя остановиться, вы породите адский огненный шар.

Но суметь вовремя остановиться не так то просто - поймать тормозящий трос (зацепившись за который самолёт останавливается) было нелёгким делом.

В поисках приемлемого решения, командование авианосцев поступило в соответствии с карикатурной логикой. Были установлены сеточные барьеры, чтобы остановить самолёт, если тот так и не смог зацепиться ни за один трос. Тем не менее, не было такой уж редкостью для самолётов, чтобы подпрыгнуть над барьером.


Самолёт

И в чём же вы думаете была блестящая инновация, которая позволила сделать посадку на авианосец гораздо безопаснее?

Они загнули взлетно-посадочную полосу на угол около девяти градусов.


Взлётно-посадочная полоса авианосца

Не смейтесь - потребовались годы, чтобы прийти к этому. Хотя некоторые из величайших технологических достижений в истории, в том числе полеты в космос и расщепление проклятого атома, вышли из разработок времён Второй Мировой войны, мы не думали о том, чтобы загнуть часть полетной палубы вплоть до 1952 года. До этого, каждая такая посадка была потенциальной возможностью "въехать в задний бампер" другому самолёту.

На загнутой палубе, самолёт, который пропустил тормозящие тросы мог дать полный газ, снова взлететь и сделать новый заход на посадку. Самолеты, ожидающие взлёта, неподалёку от носа корабля, от греха подальше убирались с пути.


Крушение самолёта

Кроме того, загнутая палуба позволила реализовать такое тактическое преимущество, как одновременный взлёт и посадка самолётов, тогда как во время Второй Мировой войны, при посадке самолёта на палубу, взлёт другого приходилось откладывать и наоборот. Кто знает, сколько жизней можно было бы спасти, появись эта идея на лет 10 раньше.

#4 Падение тяжёлых воздушных переходов из-за (казалось бы) несущественного изменения дизайна

Разрушения

Обдумывая новое заведение, намеченное к постройке в центре города Канзас-Сити, милейшие люди из сети отелей Hyatt Regency хотели под завязку нафаршировать его комфортом и различными экстраординарными особенностями.

Архитекторы фирмы отвечавшей за проектирование здания, придумали многоуровневые воздушные переходы, подвешенные к потолку, с которых можно было обозревать холл и наблюдать за находящимися в нём людьми. В принципе, эти мостики были довольно популярными среди постояльцев и гостей отеля...

Пока они вдруг не рухнули, погубив более ста человек.


Люди осматривают разрушения

Просто смешной дефект:

Одна длинная стойка был заменена на две короткие.

Существует один принцип, непреложный для человеческой природы, заключающийся в том, что люди всегда предпочитают путь наименьшего сопротивления (к примеру, "если вы можете уйти незакончив работу, воспользуйтесь этим").


Чертёж. Люди ла балках.

Первоначальный план заключался в том, что два перехода располагавшиеся непосредственно друг над другом, должны были опираться на одну очень длинную стойку, которая крепилась в потолке.

Выглядело это следующим образом:

Выглядит довольно просто, не так ли?

Вся конструкция висит на одном длинном стержне, что делает её прочной, но также доставляет головную боль, при производстве и сборке - стержень проходит через мостики, а затем крепится в потолке.

В целом, с большими отрезками труднее работать - ведь что проще, перевезти целиком собранный письменный стол в ваш дом или стопку небольших деталей?

На стержне к тому же необходимо нарезать резьбу на всем протяжении длины, чтобы можно было накрутить упорную гайку до места крепления первой платформы.

Надо стремиться к упрощению производственных операций, не так ли?

Таким образом, сталелитейной компанией получившей контракт на изготовление подвесов, были сделаны изменения в конструкции. Она просто делала два коротких вместо одного длинного подвеса, как показано ниже.


Чертёж 2. Люди ла балках.

Итак: легче в производстве, проще в установке, работает точно так же.

Верно?

Это мизерное видоизменение убило 114 человек, ранило более 216, и стоило 140 миллионов долларов в судебных процессах.

Взгляните на первое изображение снова.


Чертёж 3. Люди ла балках.

Одна стойка, две гайки. Каждая гайка несёт вес собственной платформы. И это правильно, потому как гайка (также как и резьбовой сварной подвес) и была формально рассчитана, чтобы нести вес всего лишь одной платформы.

Теперь гляньте на второе изображение. Видите гайку, которую промаркирована надписью "Вот дерьмо"?


Чертёж 4. Люди ла балках.

Одна гайка несёт на себе вес обеих платформ, и все обреченные туристы фактически удерживаются только благодаря ей.

Скажете, что это очевидно, да? Примите наши поздравления, потому что никто из специалистов задействованных в том проекте, ни в одной компании, не обнаружил этот подводный камень.

И вот, как то заполночь во время танцевального конкурса, критично перегруженная, промаркированная гайка просто раскололась, и переходы рухнули вниз.


Строительная фотография

В ходе последующих судебных разбирательств, выяснилось, что ни сталелитейная компания, ни инженерные фирмы, участвовавшие в строительстве даже не потрудились сделать не сложные резервные расчеты, которые показали бы им этот вопиющий недостаток.

Перевод с английского. Оригинальный текст.



Читать часть 2.

2004 Лаборатория ГЕОДАН

Rambler's Top100 Каталог GeoTop
Полезные документы
Вход в архив
Наш информационный партнер - Строительный портал www.stroyka.ru