Файл: Балахонцев Б.Г. Сближение в космосе.pdf

скорости сближения до требуемого значения. Боковые составляющие скорости меняются так, чтобы КА воз­ вращался внутрь поверхности переключений.

Для реализации данного метода требуется измерять дальность до цели, скорость сближения, угловую ско­ рость линии визирования и угловые отклонения от но­ минальной линии сближения (оси пирамиды).

Метод позволяет применять ручное управление при­ чаливанием, так как необходимая скорость реакции кос­ монавта вполне допускает включение его в контур управления. Кроме того, достоинство метода состоит в том, что в случае отказа измерительных устройств" и двигателей возможность столкновения с целью пол­ ностью исключается.

Результаты расчетов показывают, что если маневр причаливания КА начинается на относительном удале­ нии от цели 300 м при относительной скорости сблйже-

'ния 3 м/с, то суммарный импульс скорости по каждому направлению, ортогональному к оси пирамиды управле­ ния, будет составлять примерно 3 м/с. Следовательно, суммарный импульс скорости для проведения маневра причаливания составит примерно 10 м/с.

Стыковка КА с целью начинается после окончания этапа причаливания, когда дальность становится срав­ нительно небольшой. До момента столкновения аппа­ раты движутся по инерции с фиксированной относи­ тельно инерциального пространства ориентацией. После столкновения производится механическая стыковка объ­ ектов в соответствии с применяемой схемой стыковки.

Для стыковки космического аппарата с целью тре­ буется применение специальных стыковочных механиз­ мов, которые могут иметь тандемное и боковое распо­ ложение стыковочных узлов.

В тандемных стыковочных системах оси объектов должны быть коллинеарны как перед стыковкой, так и после ее завершения. В системах с. боковым расположе­ нием стыковочных узлов оси объектов должны быть па­ раллельны, но перед стыковкой расстояние между ними должно составлять несколько метров для исключения столкновения во время причаливания.

Стыковочные механизмы тандемного типа подразде­ ляются на два вида —ударные и безударные [54]. При использовании ударного механизма стыковки энергия

203

взаимодействия аппаратов поглощается демпфирующи­ ми устройствами. При безударной стыковке стыкуемые объекты приближаются друг к другу на несколько мет­ ров, а специальное устройство, связанное тросом с од­ ним из объектов, обеспечивает начальное мягкое соеди­ нение объектов.

Ударные стыковочные системы. В системе стыковки КА «Gemini» используются внутренний усеченный конус на ракете-цели и внешний усеченный конус на КА. Вну­ тренний конус имеет больший угол раствора, чем внеш­ ний, что допускает боковые смещения.

Три боковых и четыре продольных демпфера распо­ ложены тремя группами вокруг основания внутреннего конуса на угловом расстоянии 120° друг от друга для поглощения энергии при столкновении. При стыковке КА

ответные устройства на внешнем стыковочном конусе. Затем внешний конус плотно упирается в три стопора на основании внутреннего конуса, который в свою оче­ редь жестко запирается замками, будучи прижат к мощ­ ному основанию на корпусе ракеты-цели.

Стыковочная система «Menasco» состоит из кольце­ вой конструкции, жестко установленной на цели, и трех или более качающихся рычагов, установленных на КА. Крюки с защелками, движущиеся вдоль каждого рычага, обеспечивают механическую связь между стыковочными узлами.

После зацепления крюков за кольцо пневматические приводы оттягивают рычаги назад, обеспечивая выравни­ вание объектов. Затем срабатывают замки, жестко со­ единяя аппараты.

Во время стыковки рычаги, имеющие шарниры вбли­ зи точек крепления, сначала ударяются о кольцо и по­ ворачиваются вокруг шарниров, преодолевая сопротив­ ление амортизационных стоек. В момент столкновения крюки высвобождаются и скользят вдоль рычагов пока не наткнутся на кольцо и не захватят его с помощью защелок. После того как относительная скорость объ­ ектов станет равной нулю, амортизаторы медленно ото­ жмут рычаги в исходное положение. При этом аппараты останутся механически связанными. Затем рычаги оття-

204

гиваются назад пневматическими приводами и одновре­ менно осуществляется точное выравнивание осей аппа­ ратов. Рычаги и крюки запираются замками и защел­ ками в окончательном положении.

Расстыковка аппаратов производится специальными пневматическими приводами, открывающими защелки, после чего крюки сразу же соскальзывают к основаниям рычагов. Амортизационные стойки отжимают рычаги в первоначальное положение, и аппараты отталкиваются друг от друга.

Буферно-гнездовая стыковочная система состоит из буферов, установленных на КА, и соответствующих им гнезд на цели. При стыковке буферы входят в гнезда. Крепление буферов производится на амортизирующих цилиндрах, которые поглощают ударные нагрузки, а за­ тем стягивают аппараты вместе, обеспечивая жесткое соединение. Гнезда имеют Ѵ-образные прорези, допу­ скающие смещения по крену.

При подходе КА к цели один из буферов соприка­ сается с поверхностью соответствующего гнезда и сколь­ зит до момента захвата. После захвата одного буфера соответствующим управлением ориентацией КА обеспе­ чивается попадание остальных буферов в гнезда. Соле­ ноидные замки запирают каждый буфер в соответствую­ щем гнезде. Жесткое механическое соединение аппара­ тов обеспечивается втягиванием буферов внутрь КА.

Безударные стыковочные системы. При разработке стыковочной системы КА «Apollo» рассматривались два способа «мягкой» стыковки, когда аппараты после пред­ варительного зацепления подтягиваются друг к другу с помощью нежестких элементов.

При первом способе на КА используется надувной шланг с жестким зондом на конце. При стыковке зонд должен попасть в гнездо цели. Перед стыковкой шланг намотан на барабан. В процессе стыковки он разматы­ вается и внутреннее давление придает ему некоторую жесткость. Шланг вытягивается вперед до тех пор, пока зонд, укрепленный на его конце, не попадет в гнездо. После этого шланг вновь наматывается на барабан, ап­ параты подтягиваются друг к другу вплоть до жесткого механического соединения, которое обеспечивается зам­ ками.

205

Г л а в а V I

ПЕ Р Е М Е Щ Е Н И Е КОСМОНАВТА

ВО Т К Р Ы Т О М К О С М О С Е

пу создания тяжелых пилотируемых и автоматических орбитальных станций. Создание орбитальных станций позволяет проводить длительные исследования, включа­ ющие широкий круг задач научного и технического ха­ рактера. Наряду с орбитальными станциями в космиче­

желые космические аппараты (станции).

Для сборки орбитальных станций, их обслуживания и ремонта потребуется выполнение различных работ и операций в открытом космосе. К их числу можно от­ нести:

—сборку тяжелой космической станции или отдель­ ных ее элементов;

—обслуживание и ремонт различного оборудования космических аппаратов и станций;

207

Для проведения перечисленных выше операций в кос­ мическом пространстве потребуется комплекс специаль­ ных приспособлений и устройств, обеспечивающих рабо­ ту и передвижение космонавтов в открытом космосе.

Одним из простейших приспособлений, обеспечиваю­ щих выход космонавта в открытый космос и его возвра­ щение на борт КА, является специальная тросовая си­ стема, гибко связывающая космонавта с КА.

Однако, как показывают проведенные исследования [41], [55], такая система дает возможность осуществить безопасное возвращение космонавта на борт КА лишь при его небольших удалениях (до 10 м). В противном случае может возникнуть нежелательное вращение КА относительно его центра масс, приводящее к накру­ чиванию троса на КА, увеличению скорости сближения космонавта с КА и силы натяжения троса сверх допу­ стимых пределов. Безопасная дальность действия тро­ совой системы может быть увеличена сокращением или устранением накручивания троса на КА, что может быть достигнуто созданием реактивной тяги на обоих концах троса, перемещением точки крепления троса к носовой части КА, применением дополнительной, «якорной» мас­ сы и др. Полное устранение закручивания троса вокруг КА может быть осуществлено активным управлением пространственным положением КА.

Устройства для перемещения в зависимости от своего целевого назначения могут быть пилотируемыми или беспилотными (автоматическими). В свою очередь те и другие могут иметь командную, автономную или комби­ нированную систему управления.

Беспилотные устройства имеют перед пилотируемы­ ми важное преимущество, заключающееся в том, что они не требуют наличия системы жизнеобеспечения и приспособления к условиям космического пространства. Поэтому время непрерывного пребывания их в косми­

Беспилотные устройства найдут свое применение в первую очередь при выполнении операций, не гаранти­

операции по сборке и обслуживанию ядерных энергети­ ческих установок и двигателей. Среди устройств подоб-

203

ного типа наиболее широкое применение найдут дистан­ ционные манипуляторы, управляемые человеком-опера­ тором с Земли или с борта орбитальной станции. При выполнении операций с повышенной опасностью они мо­ гут значительно превосходить возможности человека, обеспечивая при этом такую гибкость, которая недоступ­ на для полностью автоматизированной системы.

Вместе с тем выполнение многих работ, например таких, как монтаж и ремонт в труднодоступных местах,

анализ неисправностей и замена отказавших блоков, без участия человека потребует весьма сложных и доста­ точно громоздких автоматических устройств.

При проведении работ в космическом пространстве с непосредственным участием человека возникает необхо­ димость передвижения космонавта (или группы космо­ навтов) от одного космического объекта к другому. Та­ кое передвижение может быть осуществлено с помощью специального устройства, которое впредь будем назы-

Ручные и ножные устройства предполагается исполь­ зовать для перемещения космонавтов в непосредствен­ ной близости от КА. Среди этого типа УПК следует от­

209