Установка перемещения космонавта и физика

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Ответить
Аватара пользователя
C.Г.Петропавловский
Сообщения: 86
Зарегистрирован: Сб янв 16, 2010 18:46

Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#1   C.Г.Петропавловский »

С разрешения В.Б. Морозова я помещаю здесь историю создания первой отечественной установки перемещения космонавта (УПК) прошедшей ЛКИ. С другой стороны помещение этой темы на форуме не вполне корректное, хотя безусловно интересное. Поэтому предлагается задуматься о возможном применении УПК в интересах именно физики. А пока ниже предлагается сама история опубликованная в журнале "Авиация и космонавтика" ?3 2005 год.

ЗАПИСКИ КОНСТРУКТОРА.

Выход в феврале 1990 г. космонавта Сереброва в открытый космос на первой отечественной установке для индивидуального перемещения прошел незаметно и быстро забылся. Между тем интересно вспомнить, как создавалось это уникальное изделие - первое в СССР, второе в мире. На протяжении трех десятилетий шла негласная борьба за первенство создания "космического мотоцикла" и его испытаний в космосе. Специалистам фирмы Мартин-Мариетта (США) удалось это сделать раньше - в феврале 1984 года Брюс Макендлис, один из создателей установки MMU, первым произвел испытание с борта орбитального корабля "Шаттл". После этих испытаний, как водилось во времена "застоя" , прошла накачка по линии партийно-промышленного комитета и был поставлен вопрос - почему нет аналогичной нашей установки? Поэтому на МЗ "Звезда" срочно активизировали усилия в этом направлении - ведущий конструктор В. А. Фролов стал одновременно начальником КБ, была создана бригада, занимающаяся только установкой перемещения космонавта во главе с Э. Г. Акопяном. Начался новый этап разработки изделия. Ранее, со времен С. П. Королева, на " Звезде" были разработаны два варианта установок.
Начинали новый этап просто - собрались в маленькой комнатушке с двумя окнами, Акопян раздал каждому задания, и пошла работа.
Надо сказать, что у установки имелось два ограничения - нельзя вылезти за габариты люка диаметром 1 метр и при этом надо обойти контур скафандра. То есть изделие вытягивалось сквозь угольное ушко в виде люка. При этом габариты отдельных агрегатов категорически не менялись.
Танцуем от шпангоута
После самой приблизительной прикидки габаритов первое, с чего начали проектировать изделие, был шпангоут. Дело в том, что в отличие от MMU, у нас была принята схема крепления скафандра с человеком спереди на шпангоут. Это позволяло отказаться от сложного причального устройства, а средства крепления заменялись всего одним замком на шпангоуте и двумя опорными штырями. Впоследствии на эту схему было выдано ряду ведущих разработчиков положительное решение патентной экспертизы. Но вернемся к шпангоуту. Дело в том, что установка должна была не просто находиться в открытом космосе, ею требовалось еще и управлять. В MMU имелись две штанги с закрепленными на них пультами с ручками управления. Штанги шарнирно крепились к корпусу и имели 3 фиксированных положения, при хранении, в "полете" и при работе у стенки, причем в полете они еще и выполняли роль подлокотников. Конструктивно это достигалось за счет сложного собранного из более 300 фрезерованных деталей механизма, имевшего еще и блокировки для безопасности. Конечно, все было сделано на приличном уровне, удобно и надежно. Аналогичная задача ставилась нам - надо было обеспечить работу с пультами при любых положениях штанг относительно корпуса. Решением задачи занимались В. Булатова и О. Веселовский под руководством Акопяна.
Когда идея была воплощена в действующий макет, получилось следующее - за счет достаточно сложного механизма, несколько похожего на тот, которым крепят лампы (основа параллелограмм), получили возможность работы космонавта с пультами практически во всем диапазоне движения руки. Но, имелось очень большое "НО" - механизм трудно было фиксировать (контровки при ударе срезались, механизм складывался в гармошку, а если в него попадала рука космонавта, то ее могло повредить или порвать скафандр. А еще механизм получался настолько громоздким, что казался не установкой с пультами, а пультами и при них установка).
Стало ясно: надо искать другое решение. Вернулись опять к варианту американцев. Раз за разом просматривали видеозапись выхода американцев с MMU с борта "Шаттла". Попала она к нам окольными путями через посольство СССР на Филиппинах. Дело в том, что с помощью установки MMU спасались ранее выведенные индонезийские спутники, и эта операция широко освещалась по местным каналам телевидения. Видеозапись эту мы просматривали неоднократно, а по публикациям в журнале "Америка" (спасибо им за прекрасное фото) восстановили и смакетировали штанги с пультами управления, пытались приспособить их под наше изделие. Но это нам не удалось. Дело в том, что MMU по габаритам шире и штанги не мешали рукам космонавта, а у нас они зажимали руки (или наоборот). Начали искать другие пути. Оказалось в конечном итоге, что проще установить шарниры штанг по бокам на шпангоуте и шариковым замком фиксировать их в рабочей точке. При этом при встрече с бортом станции (нештатная ситуация) штанги просто срывались с фиксатора и поджимались к корпусу. Простое получилось решение, а искали его около года.
Отступление о ведущих конструкторах
Конечно, самый главный у нас был Северин Г. И., но он следил за стратегической линией, а текущими вопросами занимались трое ведущих: Фролов В. А. по конструкции и по всем вопросам, Лившиц А. Н. по теории, управлению и науке, Чистяков И. И. по электрическим вопросам. Когда возникал какой-то спорный или не очень понятный вопрос, эти ведущие собирались вместе, вызывали нужных людей с других фирм или ехали туда сами и принимали компромиссное решение.
Как управлять установкой
(вопрос о пультах)
Поскольку общая компоновка первоначально всеми не просматривалась, вторым вопросом, которым занимались все, от конструкторов до испытателей, были пульты. Сначала пульты формировались по принципу - на одном все тумблеры, клавиши, кнопки, относящиеся к движению, на другом - включение энергетики. Затем вспомнили про надежность, про отказы и повреждения электрожгутов и расположили на одном пульте все, что относится к основной системе, на другом все, что имеет отношение к резервной. Остальные тумблеры раскидали равномерно. Все хорошо, но дело в том, что полного резервирования не получилось из-за того, что на левом пульте находилась ручка перемещения по всем осям, а на другом ручка вращений, то есть если откажет ручка вращений, то худо - бедно можно линейно вернуться в исходную точку (даже задом наперед), а при отказе ручки перемещения можно только крутиться на месте. Раздувать пульты дальше не имело возможности из-за габаритных ограничений дело в том, что при выходе даже с прижатыми к корпусу штангами с пультами, космонавт задевал пультами за обод люка. Учитывая то, что все системы были двоекратно, а то и троекратно резервированы, остановились на этом варианте.
И снова шпангоут
Параллельно шла морока с самим шпангоутом. Конечно, он предназначен для закрепления космонавта к установке, но при этом, в случае необходимости, от него можно было бы освободиться и вернуться на станцию без установки. Необходим был оригинальный замок, который легко бы закрывался, выбирал зазоры и при этом полностью исключал возможность заклинивания. Такую задачу решили А. Куц, В. Змеев, Г. Климовский под руководством, конечно же, В. А. Фролова. Была сделана масса примерок на деревянных и металлических макетах, технологических образцах. Очень много отвергалось испытателями - Гунбиным, Михайловым, Храмовым, Елисеевым по эргономическим соображениям: то усилие велико, то из шлема скафандра не видно, то оператор небольшого роста не достает до ручки закрытия бокового замка. А руководство во главе с Севериным и его заместителем В. И. Сверщеком каждый раз терзало ведущего конструктора: "Ну, Фролов, когда же мы увидим настоящий шпангоут с замком?" Много времени было потеряно на варианте с креплениями пультов на вышеописанных механизмах. И вот, наконец, пришла пора - предъявили полноценный макет с действующим замком. Заместитель Главного произнес: "Фролов, это - вещь".
Аккумуляторы
Пока шла разработка шпангоута, который, наконец, вместе с пультами (в сложенном состоянии) влез в обрез люка, велась борьба с разработчиками аккумуляторов, габариты которых все еще выступали за контуры люка. Надо сказать, что инженеры из института источников тока - люди очень квалифицированные. Их изделия прошли проверку на аппаратах типа "Венера" и других. Тут от нас в бой вступает ведущий И. И. Чистяков. Надо было уменьшить габариты и массу, но при этом емкость и надежность должны быть на уровне. Со стороны ВНИИТа больше всего мы имели дело с О. Ф. Фокановым (к сожалению, преждевременно ушедшим из жизни), а со стороны конструкторов от нас выступал опытный В. Н. Суханов (ранее он принимал участие в разработке шлюзового отсека по выходу А. А. Леонова в космос). Поскольку корпус установки получился жидковат (практически все силовые балки были "перерезаны"), Фролов В. А. подал мысль укрепить его за счет стяжки корпуса к двум баллонам, а по бокам - за счет мощных фланцев аккумуляторов. Но при этом всплыло одно обстоятельство: до старта носитель, в данном случае ракета "Протон" , занимает различные положения, аккумуляторы терпят, как известно, только одно положение - то, в котором их надо выводить. Разгорелся большой "базар" между "Звездой" , ВНИИТом и НПО "Энергия" , а поступили просто - при выведении аккумуляторы не ставятся. Это вкратце, а на самом деле при использования установки с ОК "Буран" из негерметичного грузового отсека, аккумуляторы должны быть герметичными, с подогревом - как следствие, появляется зарядный клапан и специальные разъемы, а это все масса, габариты.
Пришлось "негерметичностью" пожертвовать, так как до использования "Бурана" было еще далеко, а орбитальная станция "Мир" - вот она. Впоследствии оказалось, что время работы аккумуляторов раза в два превышает заданное время работы при самых неблагоприятных нагрузках.
Микрушки
Отдельный разговор про микродвигатели. Разрабатывала их организация с Урала, где главным конструктором был Е. Г. Ларин. Деньги они запросили немалые, но качество гарантировали. Но вот после совместной выработки компоновки, на основе их пневмоклапана, освоено серийное изготовление. И вдруг пошли отказы - микродвигатели "текли", т. е. открывались когда ненужно (между прочим, за пять минут могли стравить половину запаса топлива, воздуха в данном случае). Начали разбираться, поехали они к нам, потом мы к ним. Оказалось, что филигранная техника очень критична к чистоте воздуха. Хотя на "Звезде" подход к делу "космический", но пришлось приблизиться к уровню уральцев. Как они сами шутили: "Мы хоть и азиаты, но и у нас есть чему поучиться" .
Вообще, если сделать маленькое отступление, то вот что поразительно: едешь на Урал, попадаешь в небольшой городок, заходишь на территорию предприятия и вдруг с удивлением обнаруживаешь, что попал в одно из московских КБ - высокий уровень знаний, высокая культура, а подход к сборке, по-моему, чисто японский: у рабочего на чистом столе, под вытяжкой инструмент для выполнения только одной операции. Работают в специальном халате и шапочке. Слева стоит заказчик, справа контролер - попробуй при таком контроле отступи от технологии.
Все-таки дело о чистоте воздуха кончилось тем, что микродвигатели, предназначенные для космоса, пришлось менять на новые, а всю арматуру промыть по специальной технологии на предмет избавления от металлических частиц размером более 20 микрон. После этого отказы прекратились.
Конструкторский макет
После более чем полугода работы был собран конструкторский макет корпуса установки (без шпангоута и пультов). Конечно, получился он весьма приблизительным, но сил отнял много. Вообще при выполнении макетов всегда хочется обойтись малой кровью - делать отдельные агрегаты из дерева, трубки гнуть под прямыми углами, либо заменять их резиновыми жгутами, электрожгуты выполнять из дешевых проводов, не использовать штатные соединители. Все это приводит к тому, что потом возникают трудности при изготовлении штатных образцов. Наилучший путь - это прорисовать все на бумаге, но при объемных компоновках всегда можно сделать ошибки, да и к тому же компоновка всегда более понятна проектировщику (ведь он смотрит на нее не один день), а руководство может "не въехать" за короткое время. Поэтому для них макет - это самое оптимальное (и его всегда можно сделать очень быстро). При этом цех, хоть и макетный, работает только по чертежам, и только в исключительных случаях со слов проектировщика (как потом зарплату платить?). Поэтому когда собирался макет, около него всегда находился кто-нибудь из конструкторов (больше других начальник бригады Акопян), на ходу принимая решения. Наконец, макет, определяющий габариты, расположение и доступ к тем блокам, которые в процессе эксплуатации будут меняться, был создан и отдан на время испытателям для эргономических оценок. Параллельно шла работа по пультам и по шпангоутам. В конце года Г. И. Северин, побывав на международном симпозиуме и поговорив с американскими астронавтами, пилотировавшими MMU, привез опасение, что из-за большого угла распыла воздух, истекающий из сопел микродвигателей, будет попадать на конструкцию. Отраженный от конструкции воздух может вносить нерасчетные моменты и приводить установку в нерасчетное движение. Пришлось миллиметров на 70 на сторону раздуть габариты изделия по ширине, отодвинув блоки микродвигателей. При этом проход через люк стал казаться более чем проблематичным. Проверку делали просто - на макет одевали кольцо из фанеры диаметром 950 мм и протаскивали его донизу, получалось не очень хорошо. Для полноты проверки сделали так называемый макет гидроневесомости из пенопласта, дерева и металла. Испытатели из НПО "Энергия" и Центра подготовки космонавтов (ЦПК) работали в нем в бассейне ЦПК. Вроде все получалось, но с трудом. Когда макет привезли на ремонт, на нем были огромные вмятины, т. к. оператор в скафандре имеет большую массу и, с усилием перемещаясь через люк, не чувствует препятствий. Аналогичное происходило при летных испытаниях с габаритно-весовым макетом. Все говорили, что выходить тяжело. Но что примечательно, в дальнейшем, сгладив все углы за счет конструкции и кожухов, получилось! Серебров в первом выходе вышел через люк так быстро, что никто и не понял сначала, когда он оказался уже за бортом станции на причальном устройстве. Видимо, "докосмические" проблемы объяснялись остаточной плавучестью в гидробассейне и остаточной перегрузкой (0, 05 g) в самолете-лаборатории при имитации невесомости.
НПО "Энергия"
Очень много различных отделов НПО "Энергия" прямо или косвенно принимали участие в разработке установки: это и проектанты, ведающие, как ее будут использовать, где будет размещаться и т. д., и наши кураторы во главе с незаменимым В. Б. Разгулиным. Это они связывали нас с любым отделом или подразделением, от которого зависели вопросы, связанные с разработкой, следили за выполнением сроков, комплектовали посылки на орбиту с ЗИПом и довели все до ЛКИ, затем уже упоминаемые разработчики СУДа во главе с обаятельнейшим Львом Анатольевичем Зворыкиным (кстати, они всегда ревновали к этому изделию, считая, что НПО "Энергия" само прекрасно справилось бы с этой разработкой, аргументируя это тем, что самая трудоемкая часть СУД была изготовлена ими). Общались мы и со специалистами, отвечавшими за использование установки на "Буране", к сожалению, потом это общение прекратилось. Внесли свою лепту и разработчики андрогинного устройства "Союз-Апполон" из команды Сыромятникова (больше всего мы общались с Р. И. Тюкавиным). Помимо этого нам помогали специалисты по источникам тока, радиационной стойкости, теплозащиты, специалисты, ведающие совместными испытаниями в КИСе. Отделом, занимающимся обеспечением работ с изделием, причем любых, как эксплуатационных, так и подготовительных, ведал О. Цыганков. Это его ребята плавали, летали с изделием или его полноценными макетами. Словом, очень со многими людьми пришлось общаться. Нельзя сказать, что все вопросы решались гладко, ведь всегда кто-то проигрывал, кто-то уступал (я имею в виду встречи, на которых происходили обсуждения ТЗ или ТУ или на установку в целом, либо на СУД и его комплектующие, а также на лебедку). Здесь мы встречаемся с парадоксом - НПО выступает, с одной стороны, в роли заказчика, а с другой - в роли субподрядчика, и вопрос упрощения требований ТЗ решался на отдельные блоки с нами, а не с отделом, выпустившим общее ТЗ на установку. Любо-дорого было послушать споры ведущих специалистов "Звезды" и НПО.
Пневмосистема. Испытание пироклапана
Если взглянуть на пневмосистему MMU и нашей установки - все приблизительно одинаковое - две системы исполнительных двигателей, каждая имеет баллон с агрегатами, понижающими давление, за исключением того, что у них система резервная в "горячем" резерве, у нас в "холодном". А совсем для дурного случая, когда надо работать крест-накрест - основные двигатели от резервного баллона и наоборот, был предусмотрен объединяющий пироклапан - сооружение из прочной стали весом почти 2 кг, на которое все посматривали с опаской. Срабатывал он от красной кнопки, расположенной на пульте управления под красным защитным колпаком. Ну и как ни тянули, пришлось провести его испытания в составе изделия при самой неблагоприятной ситуации: один баллон пуст, другой полон, все клапана, кроме двигательных, открыты. Высказывалось опасение, что гидравлический удар может и порушить трубопроводы, и открыть все двигатели разам, и т. д. и т. п. Но прошло все спокойно. Так что зря все прятались по углам и дистанционно срабатывали кнопку. Изделие и на этот дурной момент не подвело.
Перекомпоновка
После того, как были собраны первые два технологических изделия, возникла необходимость перекомпоновки - надо было облагородить изделие, сгладить углы, более удобно для прокладки электрожгутов расположить некоторые блоки. Сделать технологичнее пневмосистему, разделив ее на сборочные блоки, что позволило бы закрыть ее жестким кожухом, а самое главное - уменьшить моменты инерции изделия относительно любой из осей. Этой задачей больше всех занимался выходец из далекой Бурятии Дамдинов Б. Г. Когда было жаркое лето 1987 года инженеры из бригады общей сборки не уходили в отпуск - ждали начала работы после перекомпоновки. Естественно, поползли все основные узлы - корпус, пневмоблок, блоки микродвигателей. А тем временем, после месячного размышления и проработок у ведущего конструктора Фролова, работа перешла в макетный цех, где вместе с умельцами цеха и основными исполнителями Олегом и Андреем макетировалось новое изделие. Когда после работ до 10 часов вечера появился новый облик изделия, это казалось совершенством. Но Генеральному не понравились габариты, раздутые по длине, и поступил он просто - сделал снизу отметку на 200 мм короче и приказал все уместить в этих габаритах, хотя для этого пришлось некоторые крупные блоки рассыпать на ряд составляющих (блок телеметрии, например). Сделали, а затем, потихоньку от Генерального, опять удлинили изделие по требованию электриков, ибо треклятые выходы жгутов никак не хотели гнуться под прямым углом, а обязательно с плавным выходом (избави Бог, жгут перегнется). В конечном итоге получилось изделие не намного короче первого варианта, но зато технологичнее разбиралось на отдельные узлы, которые можно автономно доводить и испытывать. После утверждения этого макета, уже в конце лета, пошла работа у Козлова, отвечавшего за пульты и блоки микродвигателей, у Гвоздевой - за пневмоблок, у Суханова - за корпус и у Арефьева и Дамдинова - за общую сборку.
Сборщики
Кстати, без одного человека изделие едва ли было бы собрано, это моя твердая уверенность. Я говорю о слесаре-сборщике Владимире Николаевиче Кремневе. Львиную долю работ по изделию вел он - собирал узлы, которые вроде не должны были собираться, выполнял и малоквалифицированную работу (если дело касалось изделия) и прочие работы. Если что-то проглядел конструктор, то без всяких кляуз начальству звонил сам, говорил "ласковые" слова, после которых конструктор сломя голову летел в цех исправлять свои грехи. Вообще, поскольку предприятие специализированное, каждый участок имел своих специалистов. По отладке электрики непревзойденный специалист Михаил Михайлович Иконников. Ведь мало сделать изделие, надо создать грамотную методику проверок, чтобы, не дай Бог, подать куда не нужно плюс вместо минуса. Это грозит выходом из строя дорогостоящего прибора.
Сделано в России.
Изделие не имело зарубежных материалов и узлов - все отечественное. На него работали и Саратов, и Свердловск, и Новочеркасск, Москва и Ленинград, т. е. половина России. Одним из уникальных и вполне конкурентноспособных является блок питания - титановый баллон емкостью 28 литров с рабочим давлением 350 атм. С оригинальным вентилем и соединительным устройством по высокому давлению. Оно было разработано в бригаде Б. Ю. Шмуклера - Ривлиной, Зубиловой и Киричко. Почему появилась потребность в соединении по высокому давлению? Из-за того, что изделие не подзаряжалось, а целиком происходила смена баллонов. Все элементы для эксплуатации в головке вентилей, ручки и т. д. многократно опробовались испытателями в скафандре. Правда, это проектировалось для использования на ОС "Буран" . На станции происходило все в нормальных условиях, за исключением невесомости. Изделие работало надежно. Даже при остаточном давлении, когда в шланге происходил хлопок, соединительный шланг не летел в космонавта, а оставался на месте. Сам титановый баллон с пластмассовой оплеткой вызвал наибольший интерес со стороны гражданского использования. В его доводке много сил потратили члены бригады В. Б. Семенова, ранее начинавшего компоновку пневмосистемы изделия в бригаде Акопяна. Легкость баллона при его прочности получена за счет оплетки по методике ВИАМ.
Стенды для отработки СУД
Для опробования системы управления движением СУД (основные разработчики - специалисты НПО "Энергия" во главе с Л. А. Зворыкиным и асами "пилотажа" крупных космических объектов Николаевым, Щербаковым и Артемьевым) в составе изделия и его взаимодействия с системой исполнительных двигателей теоретическим отделом НПО "Звезда" во главе с А. Н. Лившицем были предложены различные стенды, некоторые из них потом были использованы для тренировок космонавтов. Основная идея этих стендов - уменьшение трения при помощи воздушных подшипников. Сначала были сделаны стенды по проверке СУД в режиме вращения в одной плоскости, затем с двумя степенями свободы (опора в виде полусферы, на которую опирается ответная часть со смонтированной на ней установкой перемещения). При этом за счет дополнительных грузов имитировались все моментные и массовые характеристики изделия с космонавтом в скафандре. Первые же эксперименты показали надежность работы всех систем установки, т. е. стабилизация выполнялась надежно, режимы вращений были устойчивые, "раскачки", разгона не было.
Пришла пора стенда для плоского перемещения изделия с космонавтом. Принцип перемещения был взят из олимпийского комплекса на проспекте Мира. Там трибуны перемещались при помощи опор, в которые подавался сжатый воздух. Но здесь надо было выполнить несколько иную задачу - трение должно быть меньше 50 грамм, т. е. саму установку, водруженную на специальную платформу с испытателем в скафандре и с кучей датчиков общим весом 600 кг, можно было бы сдвинуть с места пальцем с усилием 50 грамм. В противном случае исполнительные двигатели, тяга которых была скорректирована на земную и на момент инерции всего сооружения, просто бы не справлялись с задачей. Основная тяжесть здесь легла на специалистов-испытателей, которые под руководством В. П. Ситникова довели это дело до конца. Прежде всего, был смонтирован "ринг" из специальных плит, отполированных и выставленных так, чтобы перепады по всей площади были в сотых долях миллиметра. После этого стали доводить воздушные опоры. Это никак не удавалось: все сооружение начинало "танцевать" и приплясывать. Воздух выходил не равномерно по окружности тарельчатых опор, а сразу в одну сторону. Тогда ограничили свободу сферического шарнира опоры, после чего все стало получаться. Единственно, чем не воспользовались, так это полной автономностью - воздух в опоры подавали не из баллонов, а сверху по шлангу, а для исключения погрешности от трения шланга за установкой ходил специальный человек в войлочных тапочках, как в музее, и держал этот шланг. Уж очень много было испытаний, а менять или заправлять баллоны - большая морока.
Испытание на летающей лаборатории
Много трудностей вызвало испытание технологических образцов изделия, как в начальной, так и в окончательной компоновке на самолете-лаборатории Ил-76 ЛЛ. Дело в том, что сама невесомость длится после горки секунд 15-20, и сразу после этого следует перегрузка 2 g, т. е. вес удваивается. Вес испытателя с установкой приближается к полутонне, при этом на сильные удары изделие не рассчитано. Ну и самое главное, надо защитить самого испытателя, а в случае чего быстро его эвакуировать (вдруг что-нибудь с самолетом). Для испытаний была сделана достаточно прочная, но легкая рама, и восемь человек после окончания периода невесомости "кантовали" за нее установку к полу. Весь цикл испытаний был как бы разбит на маленькие отрезки, которые на видеопленке затем "склеивали" и получали единое целое. То, насколько это трудно, мы поняли, посмотрев первые долгожданные видеокадры: они запечатлели в основном как было плохо одному из помогавших, и он "травил" у борта.
Испытателями работали специалисты ВВС из ЦПК, особенно много работы выпало на долю подполковника Б. С. Архипенко. Ну а помогали в том числе испытатели со "Звезды" Гунбин, Елисеев, Элбакян, Балашов. В результате почти в натурных условиях была проверена работа СИО с системой управления. Изделие начинало летать.
Страховочная лебедка
Больше всего опасений вызывала страховочная лебедка. Дело в том, что в отличие от американцев испытания у нас проводились со станции, которая, как известно, манипулятора не имеет (чтобы достать улетевший аппарат), а уж пустить такую станцию вдогонку - это уже из области фантастики. Поэтому, несмотря на все заверения СУДовцев о надежности системы, решено было соединить изделие со станцией тонким прочным тросом и поместить лебедку на изделии, хотя потом стало очевидным решение о размещении ее на станции. Но тогда казалось - пилоту виднее, он должен оперативно управлять лебедкой. Лебедка являлась сложным агрегатом. Сделаешь усилие сматывания во время отхода большим (был там такой хитрый вал, который позволял это сделать), будешь вносить помехи на движение. При малом усилии трос не подматывался, и возникала естественно возможность запутывания. Поместили эту лебедку в изделии около ног космонавта сзади, выход троса сделали в центре массы на спине, а для исключения повреждения и перецепки троса вперед поместили его на выходе в пружинную оболочку и всегда с сомнением посматривали - уж больно велико трение, но считалось, что невесомость все спишет. Уже подошел заказ серийных образцов, а решения не было, тем временем летные испытания подтвердили - сматывание троса практически не происходит - застревает даже без изгиба его, а уж при перецепке троса на шпангоут спереди и говорить нечего. Испытание перенесли на стенд с аэростатической опорой и начали думать, как снизить трение с 0,7-0,8 кг до 0,1 кг. Проводили различные эксперименты - прокладывали трос в пластиковой оболочке, на выходе троса из лебедки ставили ролики в различных вариантах (так как при повороте установки трение максимально именно на кромке выходного устройства) - все напрасно. Начался "мозговой штурм" . Генеральный предложил даже премию пропорционально исключенному трению, правда, потом про это как-то забыл под предлогом, что одним из авторов варианта снижения трения был он сам. В общем, решение задачи снижения трения шло несколькими путями. Первое: решено было поместить лебедку на шпангоуте спереди (под этим соусом влезли в ТЗ по массе, исключив из нее массу лебедки, а это - 12 кг), и на станцию ее отправили заранее грузовиком "Прогресс" . Второе - выход троса направили прямо от космонавта. За счет первого и второго исключили трение шнура в корпусе изделия. Третье - пришлось разработать дополнительное самоориентирующееся устройство выхода, которое родилось в результате коллективного обсуждения у Северина и по результатам экспериментов воплощено в конструкцию Л. Е. Арефьевым. Это позволило на выходе заменить трение по кромке на трение качения и исключить закусывание при поворотах аппарата с космонавтом. Впоследствии на устройство было выдано положительное решение на заявку на авторское свидетельство.
Самый последний неутык появился после установки лебедки на шпангоут. Дело в том, что за это время специалисты по скафандру переделали его крой, и при наддуве скафандра лебедку нельзя было установить. Мешала наддутая область ниже пояса. Пришлось срочно менять кронштейн лебедки, удлинять его на 60 мм (это-то при дефиците габаритов в поперечном сечении) но, поскольку выхода не было, пошли и на это. Вообще сам процесс выхода многократно проигрывался и в гидробассейне, и на самолете лаборатории ИЛ-76. Подчас предполагались всевозможные варианты спасения космонавта при потере сознания. Предлагалась даже сеть размером 4 x 4 метра, на которую космонавт с установкой будет падать при работе лебедки на подматывание. Из-за приобретенных навыков космонавтам долго не давали тренироваться на плоском стенде - пожалуй, наиболее всеми любимом, хотя впоследствии Викторенко отмечал, что наиболее похожи на полет как раз "полеты" на плоском стенде.
Последние доработки пультов управления
Незадолго до заказа образцов для ЛКИ наши испытатели подкинули нам еще одну "козу". После многочисленных испытаний они стали утверждать, что ручка перемещения в таком виде неудобна, ее надо делать Г-образной в плане, поверхность пультов спрямить (это после мороки размещения в них органов управления), а самое главное - ввести "развал" в рабочем положении правой штанги, т. е. правая штанга должна перемещаться в рабочее положение по хитрой траектории и поворачиваться сразу в двух плоскостях. Объясняли они это (Гунбин, Михаилов и Балашов) тем, что при длительной работе руки космонавта устают, и надо расположить их как можно шире при пилотировании. Добились они своего через консилиум во главе с Севериным. Новое исполнение смотрелось, как будто горе-мастера промахнулись в изготовлении кронштейна, и пульты развернулись в двух плоскостях. Показали Генеральному. Решение было категоричным - вернуться к предыдущему положению. Кстати, никаких замечаний после ЛКИ не поступало.
Ну раз вернулись к пультам, то уместно вспомнить и другое "бодание" между нашими испытателями, ЦУПовскими, НПО "Энергии" и летчиками-испытателями. Дело касалось ручек управления, точнее, их мнемоники. Как уже говорилось, они расположены на пультах: перемещения - на левом, вращения - на правом. Если с ручкой перемещения было все ясно: перемещаешь ее вверх - движение с места вверх, тумблер вперед - перемещаешься вперед линейно и т. д., то с ручкой вращения было ясно только с вращением по крену, а по тангажу и курсу были самые разноречивые суждения. Считалось, что в критические секунды у космонавта проявятся те навыки, которыми он больше всего обучен. А приобретенные рефлексы - вещь тонкая. Все испытуемые "Звезды", НПО "Энергия", ЛИИ сходились в одном: при повороте ручки вправо аппарат должен разворачиваться вправо, и наоборот по курсу (приводились даже доводы автомобилистов). В конечном итоге так и сделали, а вот по тангажу фазировку не поменяли. В дальнейшем это не вызвало больших неудобств.
Американские астронавты
5 октября 1989 года, в холодный осенний день, произошло знаменательное событие - наше предприятие посетили два американских астронавта Джорж Нельсон и Джон Фабиан. Цель посещения - знакомство с нашей космической техникой - скафандром для выхода и установкой перемещения космонавта. После непродолжительной беседы с руководством завода "Звезда" американцев повели в отдел 12, где и произошли основные события. Сначала была проведена короткая лекция по устройству установки (Северин, Сверщек, Лившиц), освещена динамика перемещения, были ответы на вопросы. Астронавты также подробно поделились в основном динамикой перемещения MMU. Основное отличие - это минимум тумблеров управления, отсутствие фиксированных скоростей вращения в основных режимах управления (у нас это режим ПАУ, у них НУ) и фиксированных импульсов на перемещения. Для режима стабилизации у них только одна кнопка (причем стабилизация только при отсутствии перемещения). В целом обмен был полный, доброжелательный и полезный. Зарубежным гостям было что рассказать - Нельсон в апреле 1984 года участвовал в работах по спасению спутника "Соулар Макс" - удалялся с установкой MMU от борта "Шаттла" на 90 метров. Фабиан в одном из последующих полетов "Челленджера" (еще до роковых событий) вместе с женщиной-астронавтом Салли Райд вывели на орбиту два крупных спутника связи, используя манипулятор ("механическую руку"). После обмена информацией Нельсону было предложено опробовать установку и скафандр на стенде, позволяющем перемещаться в плоском движении (стенд АСО), что он с удовольствием проделал. "Пилотирование" вызвало небольшие затруднения, сказывалось обилие тумблеров переключения, надписи на русском языке и необходимость перевода. Тем не менее, с помощью операторов стенда Жижикина и Новицкого, он отъехал от причала и после маневров благополучно причалил к ШСО. Затем посыпались вопросы со стороны ведущих по скафандру - Абрамова и Стоклицкого об эргономических возможностях. Был дан утвердительный ответ, что скафандр на "уровне" . Затем Нельсон в скафандре под рабочим давлением оставил автограф на своей фотографии в журнале Америка. Сами понимаете, что журнал резко взлетел в цене, и остается позавидовать его обладательнице конструктору В. Булатовой.
Электрожгуты
В процессе проектирования, макетных работ, да и сборки опытных изделий много проблем возникало с прокладкой электрожгутов. Дело в том, что ведущий конструктор Чистяков неукоснительно соблюдал правило повышения надежности за счет резервирования линии (кабелей) связи, и когда собрали первый полноценный макет, оказалось, что вес жгутов достигал 20 кг - 10% веса изделия. Мало этого, за счет объема и толщины жгутов пришлось раздувать корпус, делать в нем различные вырезы, что ослабляло силовую схему. Стали разбираться, оказалось, что в ТЗ заказчик заложил большие требования к защите от магнитных полей искусственного происхождения. Верный исполнитель конструктор В. Д. Насонов, естественно, взял везде экранированный провод и получил приличный диаметр связки жгутов. Правда, вскоре сообразили, что космонавт при таких требованиях уже был бы неработоспособен, так зачем же ему работоспособное изделие?! Пробили снятие экрана, но все равно трудностей хватало. В. Н. Суханов только охал, когда Насонов в очередной раз требовал прорезать дырку в корпусе. При этом аккуратно обклеить ее резиной или установить хомут, потому как Чистяков сильно опасался повреждений жгутов при вибрационных испытаниях (об этом чуть ниже), и, как оказалось, не зря.
Вибрационные испытания
Любое выводимое в космос изделие проходит испытания на вибрационные перегрузки и удары, соответствующие режиму выведения на носителе. Говорить об этом мало, надо увидеть. Изделие крепится штатно на приспособление и ставится на вибрационный стол. Затем специальная электрогидравлическая система задает вибрацию столу во всех диапазонах частот и амплитуд. Испытания начинаются с высоких частот - вроде бы ничего не происходит. Но затем, ближе к низким частотам, начинается неприятное гудение и даже рев, который проникает в человека, стоящего рядом (поневоле приходится скрываться за защитой). Интересно поведение при этом самой конструкции - по очереди, когда подходит резонансная частота той или иной части изделия, амплитуда колебаний даже на глаз доходит до 40-50 мм, при этом происходит вой и скрежет всей конструкции. И вот через такое испытание установка прошла с достоинством (разлетелся только один сварной стык трубопровода из-за малой величины галтели на втулке). Зато после таких испытаний любой ведущий Фролов ли, Чистяков или Лившиц с облегчением дает добро установке на выведение на носителе, т. к. судя по всему, режимы на испытаниях намного жестче.
Экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ)
Больше всего напоследок причиняла беспокойства ЭВТИ. Дело в том, что часть приборов работала только в узком диапазоне температур, поэтому все изделие одевалось своеобразной шубой: между силовыми капроновыми оболочками помещалась фольга и спецматериалы с перфорацией - в вакууме она прекрасно работала, не пропуская излучения. Но учитывая, что многие механизмы были подвижные, либо в процессе выхода их надо было открывать, "шуба" получалась очень сложной формы и была не из легких. Первый вариант вызвал громадное неудовольствие у ведущего Фролова и зам. Главного В. И. Сверщека. Решено было (еще и из-за веса) уменьшить толщину пакета и ввести помимо ворсовых молний стяжку при помощи петель. Со всей этой задачей билась практически одна Лиля Дмитриевна Евдокимова. В конечном итоге получилось что-то приемлемое, а в плане температурного режима вообще прекрасное.
Генеральские показы
На всех этапах работ по изделию, начиная с действующих образцов, нас преследовали показы. Хотя, если разобраться, без них не обойтись. Ведь убеждают всегда действующие изделия, а не макеты и фотографии, и уж тем более отчеты. Поэтому, получив очередное указание, изделие спешно приводилось в порядок, а это часто было невыполнимым. Допустим, меняли какой-нибудь пневмоагрегат, или по требованию электриков демонтировалась вся кабельная сеть. Или изделие для лучшей видимости поведения агрегатов препарировали (разрезали защитные кожухи). А ведь надо показать товар лицом, чтобы двигатели от работы с пультов срабатывали, навигационные огни и светильник горели. Поэтому иногда прибегали к самым хитрым методам - допустим, делали коммутацию ручек на микродвигатели напрямую, а не через систему управления движением.
Телекамера
Ближе к ЛКИ все чаще задумывались о второстепенных, а для космонавтов и специалистов ЦУПа - главных задачах. О передаче изображения при выходе с установкой, т. е. о телекамере. Разработку ее вели специалисты из Ленинграда. К сожалению, попытка была неудачной, за то время не удалось разработать приемлемый и миниатюрный образец телекамеры, но хлопот с ТВ-антенной было много. Дело в том, что связь между станцией и установкой - дело сложное из-за различных мощных антенн-излучателей самой станции, а уж телесвязь - очень трудное дело. Вначале антеннщики требовали установить гребни на "спине" установки в виде крылышек ангелов. Естественно, такой вариант не прошел по габаритам. Потом эти гребни решили установить сверху и снизу на установке. Но при этом получилось, что космонавт с установкой должен располагаться на полусогнутых ногах в шлюзовом отсеке. Дальнейшее потеряло смысл, так как четкого изображения не получалось, и ленинградцы отказались от продолжения работ. И уж в самом конце второстепенная французская фирма, взяв за основу японскую камеру, предложила установить на установке видеоаппаратуру. Они быстро выполнили работу по созданию защитных корпусов для видеокамеры и магнитофона, а нам предстояло разместить это на изделии. При выходе телерепортаж шел от камеры, расположенной над выходным люком.
Космонавты
Сейчас уже трудно вспомнить, кто первым из космонавтов примерил установку или макет, но можно предположить, что очень интересовался ею Серебров. Это было видно невооруженным взглядом. Даже когда отложили выход по срокам на полгода, он попытался даже поменять сроки своей личной экспедиции, хотя это чревато. Откажешься, потом могут не взять. Но вот ему это удалось. Есть и еще один нюанс. Слетав первым на установке, попадаешь в международном плане в особый клан "звездных ангелов" , а космонавтов с таким опытом не много. Первое впечатление о Сереброве - он человек суховатый и с инженерами держится довольно свысока (к тому времени он уже слетал в космос не один раз). К сожалению, есть болезнь у наших космонавтов - до полета прекрасные ребята, свои в доску, поговорят, пошутят, а после первого полета - не подступиться. И мне кажется, скачки их по должностям ничем не оправданы. За полгода полета невозможно стать, допустим, начальником комплекса. Вот и получаются дутые должности. Ну а возвращаясь к Сереброву, который очень грамотно отлетал с Викторенко (и при этом не поломал замки крышки люка), могу сказать, что нам обидно, что он не выбрал время и не приехал к инженерам-конструкторам, испытателям, которые делали изделие. Посещение прошло только поверху. Отношения между разработчиками не должны строиться на худших образцах брежневского периода.
Эти записи были написаны в 1990 году по горячим следам полета кресла в космос. Я не думаю, что сейчас, через 15 лет, можно вспомнить что-то, не фантазируя, поэтому оставляю все как есть, но добавлю то, о чем еще следовало бы написать.
Об эпопее с очисткой воздуха - фильтры с такой чистотой производились только на НПО "Энергиия", и только по согласованию Северина с Генеральным директором завода НПО "Энергия" удалось получить несколько штук.
Об уникальном приспособлении, позволявшем крепить изделие весом 200 кг за 4 крепежные точки на лицевой панели, и вращать его в разных плоскостях для удобства сборки и обслуживания.
О примерках габаритно-весового макета в сборочном цехе на заводе имени Хруничева, который поражает своими масштабами.
О не менее сложном приспособлении для имитации отсутствия веса установки вместе со скафандром.
О специальных заглушках, позволявших видеть срабатывание микродвигателей на орбите при проверках в помещении станции.
О специальном ноже, не имеющем выступающей режущей кромки, для аварийной резки страховочного троса при запутывании.
О телескопических штангах для пультов и шариковом фиксаторе поворота этих штанг, который долго заедал и не позволял перемещать штанги в рабочее положение.
О спорах, как делать отдельные элементы корпуса блока микродвигателей с минимальной трудоемкостью. Как выяснилось потом, оптимальный путь для такого уникального изделия - это фрезеровка.
О разбивке изделия на такие блоки, чтобы можно было по частям доставить установку в грузовике "Прогресс" и, самое главное, протащить через люк диаметром 800 мм.
О лаборатории в отделе науки у Лившица, чьи сотрудники Коновалов (тоже, увы, рано ушедший из жизни) Генрих Шарапов и Валерий Зорин немало приложили сил для входного контроля микродвигателей. Они, кстати, доказали экспериментально, что профилирование сопел микродвигателей и их удлинение для воздушных микрушек не имеет смысла (длина сопла всего 10 мм, а диаметр критического сечения 2, 5 мм).
О специальных ключах, используемых при работе в открытом космосе, десять штук которых было сделано на "Звезде" по чертежам НПО "Энергии".
О телеметрии изделия, блоки которой были выполнены фирмой Рязанского и позволили снимать при выходе до 200 параметров, начиная от температур, давлений, срабатывания двигателей и до длины фала лебедки.
О регистрационном приборе СПИН-6000, с которым Викторенко работал 5 февраля, и который тоже с трудом удалось пристроить на шпангоуте.
О стенде "Полоса", который имитировал причаливание к станции. О нем даже стоит вспомнить поподробнее. В помещении нашего вычислительного центра был оборудован стенд, представляющий собой темную комнату, в которую поместили макет установки с вентилируемым скафандром. Перед оператором был расположен экран проектора, на котором изображался макет станции. Сам же макет был расположен в соседнем помещении, и на него наезжала телекамера. Вся работа обеспечивалась вычислительным комплексом, программа которого имитировала реальные динамические характеристики установки со скафандром в открытом космосе. Тренировка очень реально позволяла демонстрировать работу по облету и причаливанию к станции. На первых порах, пока в центре подготовки не был создан современный тренажер, космонавты приезжали на "Звезду" .
И, конечно же, хотелось рассказать о том, как все мы - и испытатели, и конструкторы присутствовали в ЦУПе во время работы нашего кресла в отрытом космосе. Правда, находились мы не в большом зале, а в маленьком душноватом рабочем зале на втором этаже. А после этого основная часть сотрудников поехала в автобусе к Елисеевскому магазину, где купили коньяк по сумасшедшей цене (на дворе-то был сухой закон), и в автобусе выпили за успешное испытание установки, проведенное Серебровым и Викторенко в начале февраля 1990 года.
Сергей ПЕТРОПАВЛОВСКИЙ

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34610
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#2   morozov »

ОНО работает на спертом воздухе?
интересно а сменить газ не пробовали? потяжелее? Ксенон? Ксенон + кислород...что б потом подышать можно было?
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
C.Г.Петропавловский
Сообщения: 86
Зарегистрирован: Сб янв 16, 2010 18:46

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#3   C.Г.Петропавловский »

В.Б. Честно скажу - даже не слышал обсуждения. На штатовской установке применялся азот (его и на "Шатлле" навалом ). Ксенон+кислород? А как насчет наркологии, хотя если он тяжелее, то с "Бурана" выгоднее-суммарный импульс установки больше. С воздухом все ясно, в случае чего - в атмосферу станции без проблем.
Но, я еще вот о чем подумал - располагая здесь информацию о СПК. Мы (земляне) придумываем различные эксперименты, даже все еще связанные с гравитационными исследованиями, и конечно, с физикой элементарных частиц. Для этого выводим спутники, с нетерпеньем ждем успешного вывода. Томимся от ожидания работы приборов. А здесь все ясно и понятно-отлетел от станции или "Шатлла" на 200-300метров, произвел замеры в "тишине и покое" и назад. И сразу результат! Т.е. возможности установок СПК (дорогих установок) пока не использованы! Чего ждем? Наша установка 21КС "успешно похоронена со станцией "Мир". Есть еще сделанная на деньги США установка "Сейфер". Но, тоже можно использовать. Не в курсе, как штатовская MMU, но думаю это тоже уже история. Впрочем, не знаю. Но, во всяком случае это дешевле, чем запускать спутники (для кратковременных задач). Ну, и Викторенко иммитировал выполнение таких задач с прибором СПИН-6000 в 1990 году!
С Уважением. С.Г.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34610
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#4   morozov »

Ксенон тяжелее воздуха более чем в четыре раза. Инертен.
Показатель адиабаты другой чем у воздуха, но лучше это или хуже сразу не сообразить... немного другая аэродинамика. Может даже сжижается при давлении.

Дорогой конечно.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
C.Г.Петропавловский
Сообщения: 86
Зарегистрирован: Сб янв 16, 2010 18:46

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#5   C.Г.Петропавловский »

Надо заглянуть в учебник по "ЖРД" и прикинуть на сколько увеличивается суммаарный импульс (при работе двигателей в одном направлении) при расположении в 28 литровом баллоне под макс. давлением 350 ата. Если 50% и более - это очень хорошо, понимая даже, что общия масса установки увеличится. В конце концов в рос.космонавтике всегда подчеркивали - нет ничего важнее жизни оператора (закрытое обозначение космонавта)! Вчера посмотрел старый фильм "Корабль пришельца" от 1986 года. Очень приятный и почти достоверный фильм. И съемки потрясают. вот как то он незаметно проскочил раньше...

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34610
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#6   morozov »

Во нашел!
Ксенон сжижается при ~ 60 ат. Это хорошо, если в камере не бо'льшее давление. Жидкий К. почти в три раза тяжелее воды...
на лицо экономия веса и объема.

Импульс практически пропорционален массе. .... плюс-минус поправка на аэродинамику одноатомного газа.
Цена дорогая, но наверно не тот случай когда это имеет значение.

Есть еще более тяжелые газы - тетрафторид урана ... но наверно вонюч и ядовит... есть и безвредные газы - фреоны всякие и пр.
Так что первое что на ум приходит (ксенон) они и есть то, что надо.

Аргон - дешев. Но только на треть тяжелее воздуха... тоже приятно. Взять у сварщиков баллончик.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
C.Г.Петропавловский
Сообщения: 86
Зарегистрирован: Сб янв 16, 2010 18:46

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#7   C.Г.Петропавловский »

Вчера перелистываал книгу по ЖРД. Но, и без нее ясно - чем с большей скоростью и и большую массу отбросишь от установки - тем большая характеристическая скорость получится (т.е. скорость при выпуске в одну сторону всей массы газа- будь то азот ( у США), будь то воздух (у Нас) или ксенон по Вашему предложению. Вообще ограничение по физиологии шло, как 0,4 м/сек. Далее опасно. Макс. цифра при выпуске всего газа у Нас была вроде 90 м/сек (но на самом бделе при эволюциях около станции этого едва хватало на эпизодические работы, тем боле сейчас масштабы МКС очень велики. Кстати - ровно 20 лет прошло -1 и 5 февраля 1990 года. 1- Серебров, 5 - Викторенко. И никто не вспомнил....

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34610
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#8   morozov »

Макс. цифра при выпуске всего газа у Нас была вроде 90 м/сек
Чего-то маловато, скорее 900 ~ 3М. Кстати я забыл, про важную характеристику газа - скорость звука. Хорошо это или плохо,но скорость звука у ксенона раза в два меньше воздуха и азота (данных у меня нет, это "на глаз" прикинуто). Это значит форма сопла должна быть другая.

Кстати, есть занятная книга Белецкий "Очерки движения небесных тел" . это виднейший спец по этому делу.
У него там есть глава о перемещении на орбите без выброса вещества, "брасом".
Книга ужасно интересная, советую полистать если не читали. Даже особы приближенные к этим задачам могут не занть инетерсных подробностей, а уж люди далекие от этого найдут там много неожиданного. Могу выслать скан.
Можно скачать отсюда
http://torrents.ru/forum/viewtopic.php?t=2116080
Очерки о движении космических тел

Язык: Русский
Год выпуска: 1972
Автор: Белецкий В.В
Издательство: "наука"
Формат: DjVu
Язык: Русский
Качество: Отсканированные страницы
Количество страниц: 360
Описание
В 70-х в УФН опубликована восторженная рецензия Зельдовича:
Рецензируемая книга представляется мне выдающейся по трем главным показателям: во-первых,? важная тема, во-вторых,? новые, зачастую неожиданные результаты, наконец, в третьих,? яркий, необычный способ изложения.
Половина человечества родилась уже после запуска первого спутника Земли. В космическую эру нет нужды доказывать важность проблемы движения космических тел, и в первую очередь полета искусственных космических тел. Поэтому я не буду развивать здесь вопрос о важности темы. Богатство содержания и обилие новых результатов, однако, нуждаются в пояснениях.
Казалось бы, задача о движении тела в ноле тяготения Земли или в Солнечной системе настолько проста и настолько подробно изучена, что трудно искать в этой. проблеме что-либо повое. Однако здесь действует правило, не раз повторенное в других областях науки: практические применения делают необходимым более детальное, более точное знание, ставят задачу разработки оптимальных способов действия. До началу возникают только осложнения л задаче, теряется ясность и красота упрощенных теорий, но на следующем зтапе появляются и новью точки зрения, а теории, описывающие результаты более детальных расчетов, и новая красота. Чтобы не быть голословным, приведу названия глав (очерков, как их называет автор): 1. О невозму-щоппом и возмущенном движении спутников с отступлением от асимптотических методах нелинейной механики. 2. О втором рождении старой задачи, или что получится, если две массы поместить на чисто мнимое расстояние друг от друга? 3. Еще одна старая задача, возвращенная к повой жизни. 4. Движение .миров. 5. Ограниченная задача трех тел и полет к Луне. 6. Они вальсируют на орбитах. 7. В космос по спирали. 8. Солнцем полны паруса. 9. Гравнлёт. 10. Межпланетные полеты ? малые тяги для больших целей. 11. Относительное движение орбитальных тел. 12. Космическая вертушка.
Итак, рассматриваются и малые силы светового давления, и задача о движении в поле нескольких тол. Интересно рассмотрение резонансных явлений в системе нескольких тел.
Особенно любопытна возможность изменять траекторию космического тела за счет внутренних движений ? за счет периодического изменения квадрунольного момента (?гравилет?). Спешу предупредить читателя рецензии: эффект существует благодаря тому, что гравитационное поле Земли зависит от координаты, не сводится к постоянному, иными словами,? содержит приливные силы. Без этого замечания могло бы показаться, что гравилет невозможен ? на самом доле эффект мал (содержит квадрат отношения размера тела к радиусу Земли), но не равен нулю. Автор приводит несколько писем сердитых, но недостаточно вдумчивых читателей ранее опубликованных статей, где описывался гравилет. Есть и письма с крепкими высказываниями о ?невежестве и порочной практике?, ?давно пора разоблачить некоторых докторов? и т. п.
Перейдем теперь к стилю книги. Для солидной научной монографии стиль необычен. Автор откровенно и подробно объясняет побудительные причины каждого расчета, его трудности, всякий раз подчеркивает психологическую сторону исследования. В книге нет и следа напыщенной важности, стремления дать результаты, спрятав методы. Книгу украшают и оживляют юмористические рисунки "доктора физико-математических наук И. В. Новожилова и неожиданные, но уместные эпиграфы,
от Рождественского до Булгакова, в стихах и в прозе. Не скучная лекция, а разговор с блестящим, знающим и остроумным собеседником ? таково общее впечатление от книги. Даже человек, далекий от космических проблем, с удовольствием пробежит книгу, пропуская, может быть, выкладки.
Знаменитый француз XIX в. Камилл Фламмарион издал последовательно ?Астро^ номию?, ?Астрономию для всех? и ?Астрономию для дам?. Не следует ли автору книги В. В. Белецкому, а вместе с ним и издательству подумать о срочном втором издании книги, а быть может, и о нашем советском эквиваленте ?Космических тел для дам?. Во всяком случае, сейчас приобрести книгу Белецкого не легче, чем ?Опасные связи? Шодерло де Лакло, однотомник Б. Пастернака или ?Аэропорт? А. Хэйли. Даже эту рецепцию я пишу, пользуясь специально выданным мне на время редакционным экземпляром.
Очевидно, что необходимо перейти и к рассмотрению недостатков книги, хотя бы для того, чтобы доказать, что (в трудных условиях!) рецензент прочел ее.
Будучи физиком, рецензент усматривает основной недостаток в том, что в книге мало физики. Задачи формулируются сразу как системы уравнений Ньютона для трех декартовых координат: х = / (х, у, z, t), ... Вероятно, для расчетов на ЭВМ это и есть наиболее прямой путь. Но физики выработали целый ряд понятий, таких, как анергия, момент, резонанс, параметрический резонанс. Каждое понятие имеет определенный (точный или приближенный) математический смысл. Машинный расчет автоматически удовлетворяет закону сохранения энергии для сил, не зависящих от времени. Владея математикой, можно, быть может, обойтись без физических понятий. Но нужно ли это делать, когда речь идет об изложении и разъяснении результатов? !
Одно конкретное предложение: следовало бы особое внимание уделить тому факту, что в ньютоновском центральном поле тяготения одной точечной массы орбиты являются замкнутыми эллипсами. Этот факт, как известно, не следует из законов сохранения энергии и момента, он специфичен для потенциала Иг.
В атоме водорода и в Солнечной системе малые отклонения орбиты от замкнутости (смещение перигелия Меркурия и лэмбовский сдвиг уровней) приобретают огромное принципиальное значение. В этих малых эффектах находит подтверждение дальнейшее развитие теории атома (квантовая электродинамика) и теория тяготения (общая теория относительности Эйнштейна).
Итак, необходимо второе, пересмотренное и дополненное издание замечательных ?Очерков? В. В. Белецкого, знаменующих (как того очень хотелось бы рецензенту) начало нового стиля научной литературы. А до тех пор пусть читатели этой рецензии завидуют читателям и обладателям первого издания книги.
Я. Б. Зельдович
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
C.Г.Петропавловский
Сообщения: 86
Зарегистрирован: Сб янв 16, 2010 18:46

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#9   C.Г.Петропавловский »

По цифрам пока не буду спорить. Одно знаю - двигатели выдают тягу 0,5 кг пр давлении на входе не менее 12 ата. Но при 30 ата в баллоне надо переключать на второй баллон или к причалу (можно за счет лебедки). Итого - от одной системы тяга в одну сторону 2 кг (но только вперед или назад). При (не дай Бог) не герметичности одного двигателя (считайте воздушного клапана) воздух стравится за 5 минут. Диаметр критического сечения 2,6 мм. Но, когда проводили эксперименты с "урезанием" по 1 мм сверхзвуковой части сопла - оказалось влияния на тягу практически не оказывает. (длина свзвуковой части 12 -14 мм). Т.е. вся газодинамика для холодного газа не ра-бо-та-ет!

Теперь применительно к книге Зельдовича- очень ярко демонстрировалось относительное движение с центром осей у среза люка и вдоль выходного отсека. Вверх, вниз, враво, влево, вперед , назад и все угловые х-ки без всяких видимых возмущений. Резкие движения руками ногами практически незаметны. А угловые забросы парировались за 2-3 качка. Видимо к тому времени были учтены все ошибки пилотирования и автоматики приведшие к гибели Комарова ( постепенная раскачка и хаотическое вращение КА).
С Уважением С.Г.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34610
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#10   morozov »

Но, когда проводили эксперименты с "урезанием" по 1 мм сверхзвуковой части сопла - оказалось влияния на тягу практически не оказывает. (длина свзвуковой части 12 -14 мм).
Насколько я в этом деле понимаю... на поверхности земли увеличение выходного сечения дает прибавку к тяге до определенного предела, затем тяга падает. Другое дело в вакууме там будет расти монотонно. Это хорошо заметно по двигателям коррекции и верхних ступеней.
Т.е. вся газодинамика для холодного газа не ра-бо-та-ет!
возможно она сильно другая...а может испытывали не в барокамере?

полкило приличная тяга...

А вещи описанные в книге Блецкого (не Зельдовича) интересны сами по себе. Не всякая принципиальная возможность реализуема. Книжка просто интересная. И на уровне.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
C.Г.Петропавловский
Сообщения: 86
Зарегистрирован: Сб янв 16, 2010 18:46

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#11   C.Г.Петропавловский »

Простите, что не уточнил -конечно испытания проводились в барокамере до приличного разряжения, как я уже писал вверху, Зориным и Шараповым из теоретического отдела ОАО МПП "Звезда" (а как иначе давать "добро" на работу скафандров?). Вот такой парадокс - истечение газа из сопла Лаваля при "холодном" газе и размерах течения, сравнимых с пристенным слоем в ЖРД не работает! Уверен, что эксперимент был проведен чисто. А потребность возникла из-за необходимости уменьшения габаритов при выходе через люк 1000 мм. Даже миллиметры играли роль.
Да, я посмотрел Наш проспект на английском языке, так там вообще характеристическая скорость 30 м/сек! Но, переключение на резервный баллон шло уже при 110 ата. Хотя двигатели (клапаны с соплом Лаваля) работали устойчиво до 12 ата на входе. Видимо цифра 90 м/сек отложилась у меня в памяти со сравнительных таблиц для "генеральского" показа, где у установки США-MMU было 80 м/сек (ну, должны же мы их были в чем то "переплюнуть"...).
С Уважением С.Г.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34610
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#12   morozov »

Да, я посмотрел Наш проспект на английском языке, так там вообще характеристическая скорость 30 м/сек!
Я почему-то подумал, что это скорость истечения... понятно, так не бывает. Посмотрел что есть "характеристическая скорость"
Изображение
... так это очень даже пригодно для путешествий!
Вот такой парадокс - истечение газа из сопла Лаваля при "холодном" газе и размерах течения, сравнимых с пристенным слоем в ЖРД не работает!
П.Капица когда разрабатывал свой тарбодетандер исходил из того, что холодный воздух ближе по свойствам к воде, чем газу. И получилось хорошо... однако мафия традиционной техники загубила разработку.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
C.Г.Петропавловский
Сообщения: 86
Зарегистрирован: Сб янв 16, 2010 18:46

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#13   C.Г.Петропавловский »

Валерий Борисович!
О воде. Ну, сидючи только на пенсии, больше смотришь ТВ. И чего я вижу- Вв США установка типа СПК "перемещается" над водой при помощи установки работающей по тому же принципу, куда подается вода под большим давлением. Т.Е. перемещение с 6-ю степенями свободы (вода естественно подается по шлангу под большим давлением)! А мы смогли иммитировать только плоское движение!

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34610
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Установка перемещения космонавта и физика

Номер сообщения:#14   morozov »

Belecky.djvu
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»