Автоматическая система перестыковки (станция «Мир»)

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
(перенаправлено с «Ляппа»)
Перестыковка модуля «Квант-2» с осевого на боковой узел переходного отсека станции «Мир»

Автоматическая система перестыковки (АСПр) — система в составе орбитальной станции «Мир», предназначенная для перестыковки целевых модулей, причаливавших к центральному узлу переходного отсека базового блока, на боковые стыковочные узлы. В англоязычной литературе именуется также Lyappa или Ljappa.

Назначение АСПр

Базовый блок станции «Мир»

Базовый блок, с которого началось строительство станции «Мир», был выведен на орбиту 20 февраля 1986 года. В его состав входили: рабочий отсек, предназначенный для жизни и работы экипажа; агрегатный отсек с переходной камерой и пассивным стыковочным узлом, к которому могли причаливать как пилотируемые и грузовые корабли, так и целевые модули дооснащения, оборудованные активным стыковочным узлом; переходной отсек, оборудованный пятью стыковочными узлами (один по оси станции и четыре боковых). Переходной отсек, кроме функций стыковки, выполнял функции шлюзовой камеры при подготовке экипажа к внекорабельной деятельности[1].

Причаливание космического корабля или целевого модуля могло производиться только к осевым стыковочным узлам. После стыковки с переходным отсеком модуль перемещался с осевого узла на один из боковых с помощью специального манипулятора. Эта система получила название «Автоматическая система перестыковки» (АСПр). Эта же система использовалась для переноса модулей с одного бокового узла на другой, через центральный[2][3].

Принципиально новым элементом в этой операции стал манипулятор–перестыковщик. Иногда мы называли его просто «лапа», что было понятнее. Эта электромеханическая рука, короткая и мощная, действительно чем-то напоминала лапу сибирского медведя, отсюда и ее название.В.С. Сыромятников[4]

В зарубежной литературе манипулятор автоматической системы перестыковки и саму систему именуют «Lyappa» или «Ljappa»[5][6]. То же название применяется и к системе перестыковки модулей китайской космической станции[7].

Описание АСПр

Манипулятор на целевом модуле (слева) над гнездом на переходном отсеке. Справа видна часть бокового стыковочного узла. ЦПК им. Ю. А. Гагарина
Манипулятор системы перестыковки (слева) и гнездо для него на переходном отсеке станции «Мир». Фото с челнока «Атлантис» (STS-79)

Манипулятор, который переносил целевой модуль с центрального стыковочного узла на боковой, устанавливался на самом целевом модуле. Каждый из модулей, начиная с «Квант-2», был оснащен собственным манипулятором. После стыковки модуля с осевым узлом головка на его манипуляторе входила в зацепление с одним из двух гнёзд на переходном отсеке, расположенных между боковыми стыковочными узлами. Манипулятор еще на Земле устанавливался на модуле с левой или правой стороны — в зависимости от того, на какой узел должна была производиться перестыковка. Управление перестыковкой происходило в автоматическом режиме, от систем модуля. При необходимости управление процессом перестыковки могло осуществляться и из ЦУПа. Переходной отсек станции при перестыковке, как и при стыковке, был пассивной частью системы[4]. Манипулятор имел два шарнира, поворачивающихся в разных плоскостях. Один шарнир отводил модуль от осевого узла и подводил к боковому, а второй — поворачивал к нужному боковому узлу[8].

Основной сложностью при создании системы была необходимость перемещать с её помощью двадцатитонный модуль относительно имеющего приблизительно такую же массу базового блока. Скорости перемещения были выбраны небольшими и приняты меры для демпфирования и гашения возникающих инерционных сил и колебаний. Процесс перестыковки занимал около 60 минут и осуществлялся полностью автоматически. В конструкцию манипулятора были заложены значительные резервы по прочности и амортизирующим возможностям, которые оказались востребованы при стыковке с «Миром» целевых модулей «Квант-2» и последующих, имевших бо́льшие размеры и массу, чем модуль «Квант», первым пристыкованный к станции со стороны агрегатного отсека[4]. Ресурс манипуляторов на каждом модуле составлял 7 перестыковок[9].

Еще одной особенностью процесса перестыковки было то, что стыковочными конусами, в которые должен входить штырь активного узла, были оборудованы только осевой и один из боковых узлов переходного отсека, остальные три боковых узла были закрыты плоскими крышками. Такое решение было принято с целью увеличить внутренний объем переходного отсека, который одновременно служил шлюзовой камерой при выходе космонавтов в открытый космос, единственной в составе станции до установки модуля «Квант-2». Кроме того, это позволило несколько облегчить базовый блок, при испытаниях которого обнаружилось значительное превышение допустимой массы. В результате перед каждой перестыковкой космонавты должны были переустанавливать стыковочный конус на нужный узел, снимая с него крышку и разгерметизируя переходной отсек. Эта операция являлась, в сущности, внекорабельной деятельностью, хотя пределов станции космонавты и не покидали[2].

Применение АСПр

См. также: Последовательность сборки орбитальной станции «Мир»

Первый раз система перестыковки использовалась при установке на станцию «Мир» модуля дооснащения «Квант-2». «Квант-2» причалил к осевому узлу переходного модуля 6 декабря 1989 года и 8 декабря 1989 года был перестыкован на верхний узел («+Y»)[10]. В июне 1990 года к станции причалил и был перестыкован на нижний узел («-Y») стыковочно-технологический модуль «Кристалл»[11]. В таком состоянии, с двумя пристыкованными с противоположных сторон переходного отсека модулями, станция продолжала полёт до мая 1995 года. В мае 1995 года модуль «Кристалл» через центральный узел был перестыкован на правый («-Z»), чтобы освободить нижний узел для модуля «Спектр». Во время этой процедуры манипулятор модуля совершил 2 перестыковки (с нижнего узла на центральный и с центрального на правый), между которыми космонавты произвели перенос бокового стыковочного конуса[12]. 1 июня 1995 года к станции причалил модуль «Спектр», который 2 июня был перестыкован на нижний узел[13].

Манипулятор «Спектра» был существенно доработан по сравнению с предыдущими модулями, чтобы обеспечить движение по сложной траектории, исключающей при перестыковке касание «Кристалла» панелями солнечных батарей «Спектра». Конструкция манипулятора и логика управления им были изменены так, чтобы обеспечить повороты шарниров в двух плоскостях одновременно[14]. 10 июня 1995 года модуль «Кристалл», на котором был установлен стыковочный узел АПАС, снова был перестыкован на центральный узел, чтобы обеспечить безопасное причаливание «шаттла» «Атлантис» (миссия STS-71)[15]. Произвести причаливание «Атлантиса» к «Кристаллу» при размещение модуля на боковом узле было невозможно из-за риска повредить конструкции станции. После завершения совместного полёта с «Атлантисом» модуль «Кристалл» был возвращен на правый боковой стыковочный узел. Чтобы избежать следующих перестыковок для модуля «Кристалл» был изготовлен дополнительный стыковочный отсек, обеспечивающий безопасное причаливание «шаттлов» при нахождении на боковом стыковочном узле. Этот отсек был доставлен на станцию «Атлантисом» в миссии STS-74[9]. 26 апреля 1996 года к станции причалил модуль «Природа» и 27 апреля был перестыкован на левый боковой узел («+Z»)[16]. В такой конфигурации станция работала до конца своего существования. Всего модулями было произведено 8 перестыковок, из них 5 — «Кристаллом» и по одной тремя остальными[17].

  • Стыковочные узлы переходного отсека станции «Мир»

    Стыковочные узлы переходного отсека станции «Мир»

  • Конечное состояние станции «Мир»

    Конечное состояние станции «Мир»

  • Схемы перестыковок модулей станции «Мир» (англ. )

    Схемы перестыковок модулей станции «Мир» (англ. )

Аналогичные системы

Перестыковочный манипулятор на торце модуля «Вэньтянь»

На китайской космической станции «Тяньгун» для перестыковки научных модулей «Вэньтянь» и «Мэнтянь» на боковые стыковочные узлы базового блока «Тяньхэ» была применена система, аналогичная АСПр станции «Мир», с манипуляторами, установленными на торцах перестыковываемых модулей[18][19].

При установке на МКС модулей, доставляемых космическими кораблями «Спейс шаттл», использовался манипулятор «Канадарм», установленный на борту «шаттлов»[20]. Для причаливания к МКС беспилотных грузовых кораблей используется манипулятор «Канадарм2», установленный на самой станции и предназначенный для различных работ по её обслуживанию[21]. C помощью «Канадарм2» осуществлялась стыковка с МКС первой версии SpaceX «Dragon», таким же образом стыкуются корабли «Cygnus» и «HTV»[22].

Также, аналогичная АСПр система перестыковки с осевого порта на радиальные имеется на российском модуле «Причал» Международной космической станции[23].

Моделирование перестыковки модуля «Вэньтянь» Ляппой

Примечания

  1. ↑ В.А. Гапонов, А.Б. Железняков, 2006, Основные элементы орбитального комплекса «Мир».
  2. ↑ 2,0 2,1 В.С. Сыромятников, 2010, Орбитальный комплекс «МИР»: апофеоз космического века, с. 133—135.
  3. ↑ Ю. Семёнов, Л. Горшков. На орбите станция «Мир» // Наука и жизнь : журнал. — 1986. — № 9. — С. 13—15.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 В.С. Сыромятников, 2010, Перестыковка: как часовой механизм, с. 189—197.
  5. ↑ Nicholas L. Johnson. The Soviet Year in Space. — Teledyne Brown Engineering  (англ.) (рус., 1989.
  6. ↑ David S. F. Portree. Mir Hardware Heritage. — Information Services Division, Lyndon B. Johnson Space Center, Houston, Texas, 1995.
  7. ↑ China launches Tianhe module, start of ambitious two-year station construction effort (англ.). NASA Spaceflight.com. Дата обращения: 3 июня 2021. Архивировано 19 мая 2021 года.
  8. ↑ Л.А. Савин. Робототехнические системы МКС. Летная эксплуатация робототехнических систем Российского сегмента // Инженерный журнал: наука и инновации. — 2019. — № 6. — doi:10.18698/2308-6033-2019-6-1887.
  9. ↑ 9,0 9,1 В.С. Сыромятников, 2010, «МИР» — «ШАТТЛ»: Обеспечивая многократные полеты, с. 375—378.
  10. ↑ Модуль дооснащения «Квант-2». ЦПК им. Ю. А. Гагарина. Дата обращения: 4 июня 2021. Архивировано 10 января 2021 года.
  11. ↑ А.Б. Железняков, В.А. Гапонов. Дооснащение комплекса // Орбитальный комплекс «Мир». — М.: Яуза, 2017. — С. 31—35. — ISBN 978-5-699-96548-9.
  12. ↑ К. Лантратов, 1995, Перестыковка модуля „Кристалл“, Вторая перестыковка „Кристалла“.
  13. ↑ Исследовательский модуль «Спектр». ЦПК им. Ю. А. Гагарина. Дата обращения: 4 июня 2021. Архивировано 10 января 2021 года.
  14. ↑ В.С. Сыромятников, 2010, Вступая в 1995 год, с. 399—400.
  15. ↑ Станция "Мир" // РКК Энергия 1946-1996 : сборник. — РКК «Энергия», 1996.
  16. ↑ Исследовательский модуль «Природа». ЦПК им. Ю. А. Гагарина. Дата обращения: 4 июня 2021. Архивировано 10 января 2021 года.
  17. ↑ В.А. Гапонов, А.Б. Железняков, 2006, Стыковки космических аппаратов, драмы на орбите и на Земле.
  18. ↑ И. Лисов. Китайский «Мир», китайский «Аполлон» // Новости космонавтики : журнал. — 2016. — № 07(402). — ISSN 1561-1078.
  19. ↑ «Тяньхэ» на орбите. Новости космонавтики. Дата обращения: 13 июня 2021. Архивировано 13 июня 2021 года.
  20. ↑ Flight history of Canadarm (англ.). Canadian Space Agency. Дата обращения: 14 июня 2021.
  21. ↑ About Canadarm2 (англ.). Canadian Space Agency. Дата обращения: 14 июня 2021. Архивировано 18 июня 2021 года.
  22. ↑ Canadarm2's cosmic catches (англ.). Canadian Space Agency. Дата обращения: 14 июня 2021. Архивировано 23 июня 2021 года.
  23. ↑ Узловой модуль «Причал» Госкорпорация «Роскосмос»

Литература

  • К. Лантратов. Полёт орбитального комплекса “Мир” // Новости космонавтики : журнал. — 1995. — № 11.
  • В.А. Гапонов, А.Б. Железняков. Станция «Мир»: от триумфа до.... — Санкт-Петербург: Система, 2006. — ISBN 5-8114-0438-07.
  • В.С. Сыромятников. 100 рассказов о стыковке. Часть 2. — М.: Университетская книга Логос, 2010. — ISBN 978-5-98704-455-1.

Ссылки


Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Автоматическая_система_перестыковки_(станция_«Мир»)&oldid=18351394