Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с APAS-75 )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Андрогинная периферическая система прикрепления
Изображение APAS-75 обрезано и повернуто.jpg
АПАС-75 (американская версия)
Типандрогинный стыковочный механизм
РазработчикРКК Энергия
Масса286 кг (631 фунт)
Хост космический корабль
Первое использование1975 г.
Последнее использование2011 г.

Термины Андрогинная периферийная система прикрепления ( APAS ), Андрогинная периферийная система сборки ( APAS ) и Андрогинная периферийная стыковочная система ( APDS ) [1] [2] взаимозаменяемы для описания семейства стыковочных механизмов космических кораблей , а также иногда используются как общее название для любой док-системы в этом семействе. Система, аналогичная APAS-89/95, используется на китайском космическом корабле Шэньчжоу . [3]

Обзор [ править ]

Название системы русское по происхождению и представляет собой аббревиатуру АПАС в кириллице от русского Андрогинно-периферийный агрегат стыковки . Английская аббревиатура состоит из тех же букв, но в латинском алфавите, для которого первые два слова являются прямыми аналогами оригинальных. Третье слово в русском языке происходит от немецкого Aggregat , что означает «сложный механизм», а последнее - «стыковка». Последние два слова в английском названии были выбраны так, чтобы они начинались с тех же букв, что и в русском названии. [ необходима цитата ]

Идея, лежащая в основе конструкции, заключается в том, что в отличие от стыковочной системы типа « зонд и якорь» любое стыковочное кольцо APAS может соединяться с любым другим стыковочным кольцом APAS; обе стороны андрогинны . В каждой стыковке есть активная и пассивная сторона, но обе стороны могут выполнять любую роль. Существует три основных варианта системы APAS.

АПАС-75 [ править ]

Разработанный совместно американскими и советскими инженерами в ходе серии личных встреч, писем и телеконференций, APAS-75 изначально планировалось использовать в американской миссии на космическую станцию ​​Салют, которая вместо этого стала Аполлон-Союз . [4] Между американской и советской версиями стыковочного механизма были различия, но они все же были механически совместимы. Вначале американцы называли устройство как механизм стыковки International Rendezvous and Docking Mission (IRDM), так и Международной системой стыковки. [5] Устройство называется Андрогинной периферийной стыковочной системой (APDS) в пресс-пакете NASA для ASTP. [1]

Дизайн [ править ]

В отличие от предыдущих систем стыковки, любой блок APAS-75 мог выполнять активную или пассивную роль по мере необходимости. При стыковке лопатообразные направляющие выдвинутого активного блока (справа) и убранного пассивного блока (слева) взаимодействовали для общего совмещения. Кольцо, удерживающее направляющие, сдвинуто, чтобы совместить защелки активного блока с защелками пассивного блока. После их улавливания амортизаторы рассеивали остаточную энергию удара в американском агрегате; механические аттенюаторы выполняли ту же функцию на советской стороне. Затем активный блок убирался, чтобы соединить стыковочные хомуты. Направляющие и гнезда в стыковочных хомутах завершили совмещение. Четыре пружинных толкателя разъединяли космический корабль при расстыковке. [6]

Американцы выбрали компанию North American Rockwell для создания семи стыковочных механизмов (двух летных, четырех испытательных и одного запасного). [7]

Россия построила пять космических кораблей " Союз", которые использовали АПАС-75. Первые три летали в качестве испытательных комплексов (« Космос 638» , « Космос 672» и « Союз 16» ). Один использовался для испытательного проекта «Аполлон-Союз», « Союз-19» - единственный «Союз», который фактически использовал систему стыковки, а последний летал как « Союз-22» . С американской стороны стыковочный модуль "Аполлон-Союз" нес один стыковочный узел АПАС-75 и один стыковочный узел "Аполлон".

Развитие [ править ]

В апреле 1970 года администратор НАСА Томас О. Пейн на неформальной встрече с российским академиком Анатолием Благонравовым в Нью-Йорке предложил двум странам сотрудничать в вопросах безопасности космонавтов, включая совместимость стыковочного оборудования на космических станциях и космических кораблях для проведения спасательных операций в чрезвычайных космических ситуациях. [8]

Инженер Колдуэлл Джонсон предложил систему кольца и конуса во время встречи в Москве в октябре 1970 года. [9] Борис Н. Петров отверг простую адаптацию «Аполлона и Союза» как «космический трюк» и предложил разработать универсальный стыковочный механизм, предположил Джонсон. что пилотируемый космический корабль центр (MSC) разработать «дизайн специально адекватные требования к / миссии Салюта частности CSM, конструкция является репрезентативным только фундаментальной формой и функции стыковки механизма , удовлетворяющие требований для совместимой системы стыковки для будущих космических аппаратов. " [9]

Во время встречи в Хьюстоне в июне 1971 года советский специалист по стыковке Валентин Н. Бобков указал, что Советы также одобряют некоторую версию двойного кольца и конуса. [5] Бобков проиллюстрировал эскизами, что общий диаметр стыковочной системы не может превышать 1,3 метра, потому что для любой более крупной системы потребуется замена стартовой крышки. [5] Когда Джонсон поднял вопрос об изменении кожуха, Советы подчеркнули, какое большое влияние окажет такая модификация. [5] Помимо разработки нового кожуха, они должны были проверить аэродинамику запуска измененного оборудования. [5]Американцы надеялись выступить за больший туннель, но такое изменение оказалось слишком большим для их коллег. [5]

Чертеж системы стыковки с четырьмя направляющими, которую НАСА предложило Советам во время встречи в ноябре 1971 года в Москве.

После июньских встреч Джонсон поручил Биллу Кризи и его конструкторам-механикам разработать предварительный проект стыковочного механизма. [5] К тому времени, когда делегация НАСА отбыла в Москву, команда Кризи спроектировала и построила 1-метровую систему стыковки с двойным кольцом и конусом, которая имела четыре направляющих пальца и аттенюаторы на обоих кольцах, так что любая половина могла быть активной или пассивной во время стыковки. . [5] Лаборатория структур и механики MSC сняла 16-миллиметровые фильмы, демонстрирующие эту систему в действии, которые Джонсон привез в Москву в ноябре вместе с буклетом с описанием системы и моделью фиксирующих защелок. [5] К удивлению Джонсона, Владимир Сыромятников.работал над вариацией концепции кольца и конуса НАСА с октября прошлого года. [5] Вместо четырех направляющих пальцев в американском предложении Сыромятников предложил три, а вместо гидравлических амортизаторов он предложил электромеханические глушители. [5] По сути, Советы приняли идею использования набора сцепляющихся пальцев для направления двух половин стыковочного механизма от точки первоначального контакта к точке захвата. [5] Концепция использования амортизаторов на захватном кольце активного космического аппарата для смягчения удара двух сближающихся космических аппаратов также была приемлемой. [5]Обе группы инженеров планировали убрать активную половину стыковочного устройства с помощью лебедки с электрическим приводом для наматывания троса. [5] После втягивания структурные защелки или защелки корпуса будут задействованы, чтобы заблокировать два корабля вместе. Прежде чем приступить к проектированию универсальной системы, необходимо было решить три основных вопроса - количество направляющих, тип аттенюаторов и тип структурных защелок. [5]

Джонсон, Кризи и другие инженеры из отдела проектирования космических аппаратов хотели использовать четыре направляющих, поскольку считали, что они обеспечивают наилучшую геометрию при использовании гидравлических аттенюаторов. [5] Как впоследствии объяснил Билл Кризи, наиболее вероятной ситуацией отказа при использовании гидравлических аттенюаторов будет утечка, которая приведет к разрушению одного амортизатора при ударе. [5] Исследование различных комбинаций привело специалистов MSC к выводу, что четыре направляющих и восемь амортизаторов были оптимальной конструкцией. [5] Кризи также указал, что наиболее вероятной неисправностью электромеханической системы будет замерзание или заклинивание одной из пар аттенюаторов. [5]Таким образом, Советы стремились минимизировать количество пар в своей системе по той же причине, по которой американцы предпочли большее количество, чтобы ограничить вероятность того, что что-то пойдет не так. [5]

Поскольку Соединенные Штаты не имели значительного инженерного или аппаратного капитала в предлагаемой конструкции, и поскольку СССР имел значительную долю участия в предлагаемой конструкции, советская конструкция была выбрана в качестве основы для следующего этапа исследований. [5]

К концу ноябрьско-декабрьской встречи две команды подписали протокол, в котором излагалась основная концепция универсальной андрогинной стыковочной системы. [5] Официальное заявление гласило: «Концепция дизайна включает кольцо, оснащенное направляющими и защелками захвата, которые были расположены на подвижных стержнях, которые служат в качестве аттенюаторов и приводов втягивания, а также стыковочное кольцо, на котором расположены периферийные сопрягаемые защелки захвата с стыковкой. тюлень." [5] Основная информация о формах и размерах направляющих также была включена в протокол. [5] Они должны были быть твердыми, а не стержневыми; как впервые было предложено Советами, и их было три. [5]До тех пор, пока выполнялось требование поглощения усилий стыковки, каждая сторона могла реализовать фактическую конструкцию аттенюатора так, как она лучше всего подходила. [5] Советы планировали использовать электромеханический подход, разработанный для стыковочного зонда «Союз», а американцы предложили использовать гидравлические амортизаторы, подобные тем, которые используются на зонде «Аполлон». [5] Это предложение также призывало к разработке стыковочного оборудования, которое можно было бы использовать как в активном, так и в пассивном режиме; когда система одного корабля была активна, другая была пассивной. [5]

Изучив детальную конструкцию механизма, стороны пришли к соглашению, что фиксирующие защелки будут соответствовать конструкции, разработанной в MSC, а структурные защелки и кольцо будут соответствовать советскому образцу. [5] Эти парные наборы крючков успешно использовались на кораблях «Союз» и «Салют». [5] Кроме того, группа согласилась с деталями, касающимися центровочных штифтов, пружинных двигателей (для помощи в разделении космического корабля при расстыковке) и расположения электрических разъемов. [5] Чтобы оценить концепцию системы стыковки и обеспечить совместимость на ранней стадии разработки, мужчины планировали построить испытательную модель в масштабе двух пятых, точные детали которой будут определены на следующем совместном проекте. встреча. [5]

По возвращении в Хьюстон Колдуэлл Джонсон подготовил меморандум, в котором задокументировал некоторые неофициальные договоренности, достигнутые в Москве. [5] Он указал, что это отразилось «на том, как две страны будут проводить и координировать следующий этап инженерных исследований этих систем ... Понимание ... чаще всего достигалось вне официальных встреч, и поэтому вряд ли будет сообщено иначе ". [5] Например, в области диаметра люка он отметил, что «с самого начала стало очевидно ... что люк диаметром более 800 мм не может быть без особого труда встроен в космический корабль Салют», но MSC «давно смирился» с испытательным люком диаметром менее 1 метра. [5]Джонсон далее прокомментировал, что «узел захватывающего кольца по-разному назывался кольцом и конусом, двойным кольцом и конусом, безымянным и пальцами». [5] Впредь было решено называть захватывающее кольцо «кольцом» и направляющими для пальцев. '" [5]

Билл Кризи и несколько его коллег работали с Евгением Геннадьевичем Бобровым за чертежным столом над созданием этих первых советско-американских инженерных чертежей. [10] Ларри Рэтклифф нарисовал захватное кольцо и направляющие на чертежной бумаге, Роберт МакЭлья предоставил детали структурного интерфейсного кольца, в то время как Бобров подготовил аналогичный чертеж для структурных защелок. [10] Т.о. Росс взял эти чертежи и провел анализ размеров, чтобы убедиться, что все элементы совместимы. [10] Соглашение о технических характеристиках стыковочной системы дало возможность НАСА начать переговоры с Роквеллом о создании стыковочной системы. [10]

В апреле 1972 года Советы сообщили НАСА, что они решили использовать космический корабль «Союз» вместо космической станции «Салют» по финансовым и техническим причинам. [4]

Окончательное официальное утверждение совместной стыковочной миссии было получено в Москве 24 мая 1972 года. Президент США Никсон и премьер-министр СССР Алексей Н. Косыгин подписали Соглашение о сотрудничестве в исследовании и использовании космического пространства в мирных целях, включая разработку совместимых стыковочных систем космических кораблей. повысить безопасность пилотируемых космических полетов и сделать возможными совместные научные эксперименты. [8] Первый полет для проверки систем должен был состояться в 1975 году с модифицированными космическими кораблями «Аполлон» и «Союз». [8] После этой миссии надеялись, что будущие пилотируемые космические корабли двух стран смогут состыковаться друг с другом. [8]

Масштабные прототипы были созданы, чтобы помочь в разработке.

В июле 1972 года группа сконцентрировалась на более полных технических характеристиках стыковочной системы. [11] Некоторые доработки были внесены в направляющие и другие части механизма; как и в случае с другими группами, был составлен график на ближайшие месяцы с указанием документов, которые необходимо подготовить, и проведения тестов. [11] После того, как команда тщательно изучила американскую стыковочную систему в масштабе двух пятых, которая помогла разработчикам обсудить работу механизма и принять решение о доработках, они запланировали совместные испытания модели на декабрь. [11] Тогда инженеры смогут увидеть, как взаимодействующие элементы системы одной страны сочетаются с элементами другой. [11]Советы заявили, что они разработают «План испытаний масштабных моделей стыковочной системы« Аполлон »и« Союз »» (СВУ 50003), в то время как американцы определили размеры модели и испытательного оборудования. [11]

Под руководством Сыромятникова советская группа подготовила документацию на английском и русском языках и подготовила модель стыковочной системы в масштабе двух пятых к совместному совещанию. [12] Некоторые американцы отметили, что, хотя механизм СССР был более сложным механически, чем американский, он подходил для этой миссии и был «сложен» в своем исполнении. [12] Обе стороны рассмотрели и подписали план испытаний модели на две пятых и назначили испытания на декабрь в Москве. [12]

Предварительная проверка системы (PSR) планировалась как «формальная проверка конфигурации ... начатая ближе к концу концептуальной фазы, но до начала рабочего проектирования» работы над механизмом стыковки. [12] В рамках своей презентации Совету по предварительному анализу систем (Советом являются технические директора) Дон Уэйд и Сыромятников включили все данные испытаний, спецификации и чертежи для системы стыковки, а также оценку конструкции для механизм. Выслушав их отчет, Ланни и Бушуев почувствовали, что три проблемные области нуждаются в дальнейшем изучении. [12] Во-первых, их внимание привлекла потребность в пружинном двигателе, предназначенном для разделения двух космических кораблей, поскольку отказ этого двигателя при сжатии должным образом может помешать завершению стыковки.[12] Во-вторых, Ланни и Бушуев подчеркнули важность индикатора, который подтвердит, что структурные защелки находятся на своих местах. [12] Американская система предоставила информацию о функционировании каждой защелки, но не указала, что уплотнения интерфейса были сжаты, в то время как советская система предоставила данные о сжатии уплотнений, но не указала на защелки. [12] Для обеспечения структурной целостности переходного туннеля было важно знать, что все восемь защелок были закрыты. [12] Третья проблемная область заключалась в том, возможно ли случайное высвобождение структурных защелок. [12]Бушуев и Ланни призвали к тщательной переоценке всех этих вопросов и посоветовали группе представить им свои конкретные рекомендации в декабре и январе. [12]

Групповые испытания модели в масштабе две пятых и вторая часть Предварительного обзора систем стыковки были последними совместными мероприятиями, запланированными на 1972 год. [13] Американцы прибыли в Москву 6 декабря и работали до 15 декабря. [13] Тестирование масштабных моделей происходило в Институте космических исследований в Москве. [13]

Испытания полномасштабных советских и американских систем стыковки начались в Хьюстоне в октябре 1973 г. [14]

АПАС-89 [ править ]

Активный

Когда в СССР начали работать над " Миром", они работали и над программой " Буран" . АПАС-89 задумывался как стыковочный комплекс Бурана с космической станцией "Мир". Конструкция АПАС-75 претерпела значительные изменения. Внешний диаметр был уменьшен с 2030 мм до 1550 мм, а установочные лепестки были направлены внутрь, а не наружу. Это ограничивало внутренний диаметр стыковочного канала примерно до 800 мм. [15] Шаттл «Буран» был окончательно закрыт в 1994 году и никогда не летал на космическую станцию ​​«Мир», но модуль « Кристалл » « Мира » был оснащен двумя стыковочными механизмами APAS-89. Стыковочный модуль « Мир» , по сути, разделительный модуль между «Кристаллом» и «Шаттлом», также использовал APAS-89 с обеих сторон.

АПАС-95 [ править ]

Пассивная сторона (геометрия элементов стыковки и защелки по-прежнему андрогинна, но этот вариант предназначен для уменьшения воздействия стыковки с дополнительным контролем положения с одной стороны. Любая сторона все еще может использоваться вместе с любой стороной, но стыковка двух активных сторон будет ненужный)
Активный

АПАС был выбран для программы « Шаттл-Мир » и произведен российской компанией РКК «Энергия» по контракту на 18 миллионов долларов, подписанному в июне 1993 года. [16] Rockwell International, генеральный подрядчик «Шаттла», приняла поставку оборудования от Энергии в сентябре 1994 года [16] и интегрировал его в систему стыковки орбитального корабля космических челноков, надстройку, которая была установлена ​​в отсеке для полезной нагрузки и изначально предназначалась для использования с космической станцией Freedom .

Хотя код Energia для APAS Shuttle - APAS-95, он был описан как в основном такой же, как APAS-89. [17] Он имел массу 286 кг. [16]

APAS-95 был выбран для присоединения к американскому и российскому модулям на Международной космической станции (МКС) и для стыковки космического корабля "Шаттл". Система стыковки орбитального корабля "Шаттл" осталась неизменной с тех пор, как она использовалась для программы " Шаттл-Мир" в 1995 году. Активное кольцо захвата , выходящее наружу от космического корабля, захватило пассивное ответное кольцо на соединении APAS-95 космической станции на герметичном переходнике . Захватывающее кольцо выровняло их, стянуло вместе и развернуло 12 структурных крючков, зафиксировав обе системы герметичным уплотнением. Ответные переходники под давлением постоянно пассивны.

Изображения [ редактировать ]

  • АПАС в стыковке " Шаттл-Мир" .

  • Система стыковки орбитального аппарата (снизу, белый), APAS-95 (средний, белый / серый) и PMA-3 (верх, черный / серый).

См. Также [ править ]

  • Космическое рандеву
  • Международный стандарт системы стыковки
  • Система стыковки НАСА

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "Испытательный проект" Аполлон-Союз ": Информация для прессы: 1975 г." (PDF) . НАСА. 1975 . Проверено 2 ноября 2015 года .
  2. ^ Хизер Хинке; Мэтью Штрубе; Джон Дж. Зипей; Скотт Крайан (5 марта 2016 г.). «Разработка технологии автоматизированных датчиков сближения и стыковки / захвата и механизма стыковки для пилотируемой миссии по перенаправлению астероидов» (PDF) . НАСА . Проверено 30 октября 2015 года .
  3. ^ «Свидетельство Джеймса Оберга: Сенатская наука, технология и слушания по космосу: Международная программа исследования космоса» . spaceref.com . Проверено 7 апреля 2008 .
  4. ^ а б Эдвард Клинтон Эзелл; Линда Нойман Эзелл (1978). "СП-4209 Партнерство: История испытательного проекта" Аполлон-Союз ": апрель в Москве" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  5. ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р а Q R сек т у V ш х у г аа аЬ ас объявления аи аф аг ах аи а ^ ак Эдвард Клинтон Ezell; Линда Нойман Эзелл (1978). "SP-4209 Партнерство: История испытательного проекта" Аполлон-Союз ": международная стыковочная система" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  6. ^ Дэвид С.Ф. Портри. "Мир аппаратного наследия" (PDF) . Космический центр Линдона Б. Джонсона . Архивировано из оригинального (PDF) 10 апреля 2008 года . Проверено 5 апреля 2008 .
  7. ^ Эдвард Клинтон Эзелл; Линда Нойман Эзелл (1978). "SP-4209 Партнерство: История испытательного проекта" Аполлон-Союз ": оценка стоимости полета" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  8. ^ a b c d Хелен Т. Уэллс; Сьюзен Х. Уайтли; Кэрри Э. Карегеннес (1975). "Истоки названий НАСА: пилотируемый космический полет" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  9. ^ а б Эдвард Клинтон Эзелл; Линда Нойман Эзелл (1978). "SP-4209 Партнерство: История испытательного проекта" Аполлон-Союз ": исследовательская группа" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  10. ^ а б в г Эдвард Клинтон Эзелл; Линда Нойман Эзелл (1978). "SP-4209 Партнерство: История испытательного проекта" Аполлон-Союз ": проектирование интерфейса" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  11. ^ a b c d e Эдвард Клинтон Эзелл; Линда Нойман Эзелл (1978). "SP-4209 Партнерство: История испытательного проекта" Аполлон-Союз ": июль в Хьюстоне" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  12. ^ a b c d e f g h i j k Эдвард Клинтон Эзелл; Линда Нойман Эзелл (1978). "SP-4209 Партнерство: История испытательного проекта" Аполлон-Союз ": предварительная проверка системы (этап I)" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  13. ^ a b c Эдвард Клинтон Эзелл; Линда Нойман Эзелл (1978). "SP-4209 Партнерство: История испытательного проекта" Аполлон-Союз ": предварительная проверка системы (этап 2)" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  14. ^ Эдвард Клинтон Эзелл; Линда Нойман Эзелл (1978). "SP-4209 Партнерство: История испытательного проекта" Аполлон-Союз ": годы напряженной работы" . НАСА . Проверено 2 ноября 2015 года .
  15. ^ Джон Кук; Валерий Аксаментов; Томас Хоффман; Уэс Брунер (2011). «Механизмы взаимодействия МКС и их наследие» (PDF) . Боинг . Проверено 26 мая 2012 года .
  16. ^ a b c Эванс, Бен (2014). Двадцать первый век в космосе . Springer. п. 186. ISBN. 9781493913077.
  17. ^ Барт Хендрикс; Берт Вис (2007). Энергия-Буран: Советский космический корабль . Чичестер, Великобритания: Praxis Publishing Ltd., стр. 379–381. ISBN 978-0-387-69848-9. Хотя внутреннее обозначение "Энергии" для APAS Shuttle - APAS-95, по сути, это то же самое, что и APAS-89 "Бурана".

Внешние ссылки [ править ]

  • Видео стыковки с использованием АПАС-95