Общие требования к конструктивно-компоновочным схемам и основным системам и агрегатам 4 страница

Система исполнительных органов СА обеспечивает управление движением его после отделения отсеков корабля перед возвращением на Землю. В ее состав входят 6 реактивных двигателей ориентации, топливные баки с однокомпонентным топливом, трубопроводами, системой подачи топлива и автоматикой системы.

Для обеспечения постоянного освещения солнечных батарей предусмотрен режим их ориентации на Солнце за счет "закрутки" -придания кораблю вращения относительно оси, направленной на Солнце, со скоростью несколько градусов в секунду.

Энергоснабжение бортовой аппаратуры осуществляется централизо­ванной системой электропитания. Система единого электропитания обеспечивает аппаратуру КК постоянным током с напряжением в 27 В. Она включает в себя основную систему и резервную батарею. Основная система состоит из солнечных и химических аккумуляторных батарей, используемых в буферном режиме. Резервная батарея может обеспечить кратковременный полет и спуск корабля в случае отказа основной системы. Еще одна автономная батарея имеется на борту СА, она обеспечивает электропитанием его системы после отделения от корабля.

Корабль снабжен комплексом радиотехнических средств, обеспечива­ющих определение параметров орбиты, прием команд с Земли, двустороннюю радиотелефонную и телеграфную связь космонавтов с Землей в различных диапазонах волн, передачу на Землю телевизионных

изображений из отсеков корабля и внешней обстановки, наблюдаемой космонавтами.

Системы радиосвязи корабля включают командную радиолинию, систему радиотелефонной и радиотелеграфной связи, радиотелеметричес­кую, телевизионную и систему радионаведения. Командная радиолиния позволяет принимать передаваемые с наземных командно-измерительных комплексов на борт команды с выдачей сигналов о правильности приема, а также выполняет траекторные измерения на участке выведения и при полете по орбите.

Система радиотелефонной и радиотелеграфной связи обеспечивает двусторонний контакт между экипажами кораблей, находящихся в полете, и наземными станциями, а также передает с борта сигналы оперативной информации (телеметрии). Она работает и в режиме пеленга для быстрого обнаружения и поиска СА на участке парашютирования и после его посадки на Землю.

После стыковки кораблей связь осуществляется по внутренней проводной системе связи.

Радиотелеметрическая система позволяет передавать в автоматичес­ком режиме и по командам с Земли телеметрическую информацию о состоянии систем и агрегатов корабля и медицинскую информацию о состоянии здоровья экипажа.

Многоканальные телеметрические системы корабля обеспечивают передачу большого объема научной и служебной информации. При полете корабля вне "видимости" наземных приемных пунктов измери­тельная информация сохраняется в бортовых запоминающих устройствах и передается на Землю в очередном сеансе радиосвязи.

Телевизионная система предназначена для контроля за процессом сближения и стыковки с другим аппаратом, телерепортажей и обзора окружающего пространства. Бортовая телевизионная система имеет четыре камеры (из них две - цветные). Две камеры установлены в отсеках корабля, а две снаружи. Телевизионное изображение нормального стандарта (625 строк при 25 кадрах в секунду) поступает на бортовое видеоканальное устройство или передается по радиолинии на Землю. Отсеки на борту корабля оборудованы светильниками 35.

Система радионаведения включает в себя радиостанцию, со­стоящую из УКВ-приемо-передатчика с переносчиком частот дальности. С помощью этой радиостанции обеспечивается не только голосовая связь, но и получение информации о расстоянии между кораблями при сближении.

Система управления бортовым комплексом аппаратуры состоит из коммутационных приборов, размещенных в отсеках корабля. Управление

бортовыми системами корабля может проводиться космонавтами с пульта, а также автоматически - по командам с Земли.

Нормальные физиолого-гигиенические условия для экипажа создает комплекс систем жизнеобеспечения. Система регенерации атмосферы содержит запасы окислов щелочных металлов, поглощающих углекислый газ с одновременным выделением кислорода. Очистка воздуха и поглощение вредных примесей, выделяемых в атмосферу человеком, осуществляется с помощью активированного угля. Система работает автоматически и поддерживает в обитаемых отсеках газовый состав, подобный обычным земным условиям.

Температурный режим в отсеках корабля поддерживается системой терморегулирования, обеспечивающей также и необходимую влажность. Для этого теплообменные агрегаты наряду с регулированием температу­ры одновременно конденсируют избыток влаги, содержащейся в атмосфере отсеков, и собирают ее в специальные влагосборники. Уровень температуры и влажности в отсеках космонавт может регулировать по своему желанию.

Конструкция кораблей "Союз" обеспечивает защиту экипажа от космической радиации.

РОДОСЛОВНАЯ «СОЮЗОВ»

Космический корабль «Союз» начал разрабатываться в ОКБ С. П. Королева в 1962 году. На нем предполагалось отработать средства сближения и стыковки космических аппаратов на орбите ИСЗ, а также конструкцию и системы корабля, обеспечивающие облет Луны с возвращением на Землю.

Одновременно была начата разработка ракетного разгонного блока, необходимого для осуществления облета Луны, заправляемого топливом на орбите от автоматически стыкующихся к нему беспилотных кораблей-танкеров. Ракетный блок должен был сообщить кораблю «Союз» необходимую скорость для полета к Луне.

Теоретический чертеж корабля «Союз» подписал главный конструктор С. П. Королев 7 марта 1963 года. Однако в связи с начавшейся в 1965 г. разработкой космического корабля типа «Зонд»* (на базе корабля «Союз») для облета Луны без стыковки на орбите ИСЗ с использованием новой ракеты-носителя «Протон» (с дополнительной четвертой ступенью), тактико-технические требования к «Союзу» были уточнены и последний стал разрабатываться как многоцелевой орбитальный корабль второго поколения со стартовой массой до 6560 кг. Он предназначался для решения широкого круга задач в околоземном космическом пространстве, включая отработку процессов автономной навигации и маневрирования, автоматического и ручного сближения, причаливания и стыковки, проверку принципов использования пилотируемых кораблей для исследований и проведения научно-технических экспериментов в космосе.

В августе 1966 г. первые два корабля «Союз» в беспилотном варианте были отправлены на космодром Байконур, а 28 ноября 1966 г. состоялся первый запуск корабля на орбиту ИСЗ и полет в течение 34 витков («Космос-133»). Второй беспилотный корабль на орбиту не вышел из-за аварии ракеты-носителя на старте в декабре 1966 г., а третий совершил орбитальный полет с посадкой в Аральское море в феврале 1967 г. («Космос-140»).

Первый пилотируемый полет на космическом корабле «Союз-1» совершил 23-24 апреля 1967 г. летчик-космонавт В. М. Комаров, однако из-за отказа парашютных систем при спуске полет окончился катастрофой. После проведения дополнительной экспериментальной отработки конструкции и систем корабля, в ходе которой были выполнены два групповых орбитальных полета с автоматической стыковкой в космическом пространстве с помощью радиоаппаратуры сближения «Игла» («Космос-186» и «Космос-188» - в октябре 1967 г., «Космос-212» и «Космос-213» - в апреле 1968 г.) и полет одного корабля («Космос-238»), начаты регулярные полеты кораблей «Союз» стартом пилотируемого корабля «Союз-3» - 26 октября 1968 г. (летчик-космонавт Г. Т. Береговой). В полете он сблизился с беспилотным кораблем «Союз-2» до расстояния в несколько десятков метров.

При стыковке на орбите 16 января 1969 г. двух пилотируемых кораблей «Союз-4» и «Союз-5» была образована первая экспериментальная космическая станция массой 12 924 кг и осуществлен переход двух космонавтов в скафандрах из одного корабля в другой через космическое пространство.

В июне 1970 г. на космическом корабле «Союз-9» был осуществлен первый длительный полет продолжительностью 17,7 суток (летчики-космонавты А.Г. Николаев и В.И. Севастьянов).

В 1971 году корабль «Союз» был модернизирован и превращен в транспортный корабль для доставки экипажа на орбитальные станции и в этом качестве использовался до 1981 г. (по «Союз-40» включительно), обеспечивая длительную эксплуатацию орбитальных станций типа «Салют» и выполнение программы «Интеркосмос». В процессе эксплуатации корабль подвергся двум модификациям.

Первая была связана с доработками, необходимость в которых возникла после гибели экипажа космического корабля «Союз-11» (летчики-космонавты Г. Т. Добровольский, В. Н. Волков, В. И. Пацаев).

В состав систем корабля введено оборудование комплекса средств спасения при разгерметизации спускаемого аппарата (включая скафандры). Для компенсации массовых затрат количество членов экипажа уменьшено с трех до двух человек, а из системы электропитания корабля исключены солнечные батареи (оставлены аккумуляторные блоки электропитания с подзарядом от орбитальной станции).

Вторая модификация корабля «Союз» (эскизный проект утвержден 16 декабря 1972 г.) была выполнена в связи с проведением первого международного экспериментального полета по программе «Союз-Аполлон» (директор программы от СССР - зам. главного конструктора К.Д. Бушуев). На корабль установили новые совместимые средства сближения и стыковки, усовершенствованные агрегаты системы жизнеобеспечения, модернизированные приборы системы управления движением, новую командную радиолинию и радиотелеметрию, телевизионную систему с цветной телекамерой и вновь солнечные батареи.

После пуска двух беспилотных кораблей «Союз» этой модификации («Космос-638» и «Космос-672) был осуществлен испытательный полет пилотируемого корабля «Союз-16» (летчики-космонавты А. В. Филипченко и Н. Н. Рукавишников), а в июле 1975 года успешно выполнен совместный полет советского корабля «Союз-19» (летчики-космонавты А. А. Леонов и В. Н. Кубасов) и американского корабля «Аполлон» (астронавты Т. Стаффорд, В. Вранд, Д. Слейтон).

На оставшемся от программы «Союз-Аполлон» корабле «Союз-22» (летчики-космонавты В. Ф. Быковский и В. В. Аксенов) в сентябре 1976 года осуществлена программа фотографирования земной поверхности с помощью многозонального космического аппарата МКФ-6, разработанного совместно специалистами СССР и ГДР. На транспортных кораблях «Союз» при полетах к орбитальным станциям «Салют-6» и «Салют-7» осуществлены полеты международных экипажей, состоящих из граждан СССР и зарубежных стран. На базе транспортного корабля «Союз» создан автоматический грузовой корабль «Прогресс», первый пуск которого к станции состоялся 20 января 1978 г.

Еще в декабре 1967 года были начаты работы по созданию нового усовершенствованного многоцелевого двухместного пилотируемого корабля типа «Союз» в нескольких модификациях, с учетом опыта разработки и эксплуатации штатного корабля «Союз». Эскизный проект по новому кораблю утвержден 21 июня 1968 года главным конструктором В.П. Мишиным. Транспортная модификация этого корабля нашла отражение в эскизном проекте, выпущенном 14 октября 1968 года.

Возможность создания такого корабля базировалась на наметившемся прогрессе в разработке новой системы управления движением с использованием бортового цифрового вычислительного комплекса, комбинированной двигательной установки на единых компонентах топлива и приборов бортовых систем, использующих современные комплектующие элементы.

Первый пуск корабля в беспилотном варианте успешно произведен 6 августа 1974 года («Космос-670»).

В связи с возникшей необходимостью увеличить экипаж, а также заменить корабль «Союз» для полетов к орбитальным станциям более современным было принято решение создать транспортную модификацию этого корабля с радиоаппаратурой сближения «Игла» в трехместном варианте. Эскизный проект по кораблю этой модификации подписан главным конструктором комплекса «Салют-Союз» Ю.П. Семеновым и утвержден генеральным конструктором НПО «Энергия» В.П. Глушко 20 февраля 1976 г.

Пуски корабля в беспилотном варианте успешно продолжили, и шестой из них («Союз Т») 16 декабря 1979 года пристыковался к станции «Салют-6» и совершил в составе комплекса 100-суточный полет. Первый пилотируемый, полет орбитального космического корабля «Союз Т-2» (летчики-космонавты Ю.В. Малышев и В.В. Аксенов) со стыковкой к станции состоялся 5-9 июня 1980 г.

С полным составом экипажа в ноябре 1980 г. стартовал корабль «Союз Т-3» (летчики-космонавты Л.Д. Кизим, О. Г. Макаров, Г. М. Стрекалов).

Полеты пилотируемых кораблей типа «Союз Т» к орбитальным станциям «Салют-6», «Салют-7», «Мир» продолжались в течение 1980-1986 гг., в том числе с международными экипажами.

На корабле «Союз Т-13» в июне 1986 г. летчики-космонавты В.А. Джанибеков и В.И. Савиных совершили успешный полет со стыковкой (с использованием лазерного дальномера в сочетании с БЦВК) к орбитальной станции «Салют-7» полностью вышедшей из-под управления. На последнем корабле этой модификации «Союз Т-15» в 1986 году выполнены межорбитальные перелеты с орбитальной станции «Мир» на станцию «Салют-7» и обратно (летчики-космонавты Л.Д. Кизим, В. А. Соловьев).

Новая модификация корабля «Союз ТМ», оснащенная усовершенствованной радиоаппаратурой сближения «Курс», секционированной по запасам газа и топлива двигательной установкой, усовершенствованной системой радиосвязи и новыми измерительными приборами в системе управления движением, пошла в эксплуатацию после пуска 21 мая 1986 года в беспилотном варианте к станции «Мир». 6 февраля 1987 года на орбитальную станцию «Мир» на корабле «Союз ТМ-2» отправился экипаж (летчики-космонавты Ю.В. Романенко и А.И. Лавейкин). На базе транспортного корабля «Союз ТМ» разработан автоматический грузовой корабль «Прогресс М», первый пуск которого к станции состоялся 23 августа 1989 г.

С ноября 1966 г. по ноябрь 1990 г. совершили полеты 61 пилотируемый и 22 беспилотных корабля типа «Союз», «Союз Т» и «Союз ТМ», а также 48 грузовых кораблей типа «Прогресс» и «Прогресс М».

Первым к Луне 2 марта 1968 года был запущен беспилотный корабль этого типа «Зонд-4». Второй корабль «Зонд-5», запущенный 15 сентября 1968 года, впервые облетев Луну, вошел в атмосферу Земли со второй космической скоростью и приводнился в акватории Индийского океана 21 сентября 1968 г.

Основные характеристики корабля типа «Союз ТМ».

Космический корабль типа «Союз ТМ» состоит из трех основных отсеков: орбитального с агрегатом стыковки, спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека с комбинированной двигательной установкой.

Система управления движением корабля построена на принципах бесплатформенной инерциальной системы на базе бортового цифрового вычислительного комплекса. Все режимы ориентации, в том числе на Землю и Солнце, выполняются как автоматически, так и при участии экипажа, а режимы сближения - на основе расчетов с помощью БЦВК траектории относительного движения и оптимальных маневров при использовании информации от радиотехнической системы сближения «Курс». Управление кораблем ведется по командной радиолинии с Земли или экипажем с использованием бортовых устройств ввода и отображения информации, включая дисплей.

Комбинированная двигательная установка с маршевым двигателем тягой 300 кгс в кардановом подвесе объединена по питанию топливом с системой двигателей причаливания и ориентации (26 штук), использует единые компоненты топлива в общих баках. Это позволяет перераспределять топливо между разными двигателями для его оптимального использования и обеспечивает гибкость при выполнении программы полета, особенно в нештатных ситуациях. Запас двухкомпонентного топлива в установке составляет 900 кг.

Система электропитания имеет буферные химические и солнечные батареи с полезной площадью 10 м2, питающие аппаратуру постоянным током напряжением 28 вольт, а также датчик ориентации солнечных батарей на Солнце.

Комплекс систем жизнеобеспечения рассчитан на экипаж до 3 человек с использованием запасов газообразного кислорода и поглотителей углекислого газа.

Космический корабль «Союз ТМ-9».

1. Бытовой отсек (БО).

2. Спускаемый аппарат (СА).

3. Приборно-агрегатный отсек (ПАО).

4. Стыковочный агрегат (СтА).

5. Левая панель солнечной батареи (СБ).

6. Правая панель солнечной батареи (СБ).

7. Блистер.

8. Радиатор-излучатель системы терморегулирования.

9. Экранно-вакуумнаа теплоизоляция (с наружным слоем черного цвета).

10. Донный экран комбинированной двигательной установки (КДУ).

11. Теплозащитная крышка сближающе-корректирующего двигателя КДУ с тягой 300 кгс.

12. Двигатель причаливания и ориентации большой тяги. (ДПО-Б) - 14 штук по 14 кгс.

13. Двигатель причаливания и ориентации малой тяги (ДПО-М) - 12 штук по 2,5 кгс.

14. Блок двигателей системы управления спуском СА.

15. Телекамера внешнего обзора.

16. Кабель-мачта БО-СА-ПАО.

17. Фара.

18. Иллюминатор - 4 шт.

19. Всенаправленнаа антенна программно-командной радиолинии - 2 шт.

20. Антенна дискретной антенной решетки программно-командной радиолинии - 6 шт.

21. Антенна голосовой радиосвязи.

22. Антенна радиотелеметрии.

23. Антенна телевизионной системы - 2 шт.

24. Антенна системы радиоконтроля орбиты - 2 шт.

25. Всенаправленная антенна аппаратуры сближения «Курс» - 3 шт.

26. Узконаправленная антенна аппаратуры сближения «Курс».

27. Антенна ориентации аппаратуры сближения - «Курс».

28. Антенна автосопровождения аппаратуры сближения «Курс».

29. Термодатчик - 6 шт.

30. Оптический визир-ориентатор.

31. Крышка парашютного контейнера - 2 шт.

32. Теплоотражающий экран.

33. Экран радиотехнической защиты антенн аппаратуры сближения «Курс».

34. Датчик солнца.

35. Кронштейн зачековки створок СБ - 8 шт.

36. Отрывной электроразъем «Земля-борт» - 2 шт.

37. Отрывной электроразъем «Борт-ракета-носитель».

38. Посадочный люк на БО.

39. Сопла сброса давления из БО.

40. Датчик построения инфракрасной вертикали.

41. Гермоплата отсека.

42. Пиронож кабель-мачты - 2 шт.

43. Эмблема.

44. Базовый шпангоут стыковки с ракетой-носителем.

Система терморегулирования имеет радиатор-излучатель и экранно-вакуумную теплоизоляцию, закрывающую снаружи отсеки корабля. Наружный слой этой изоляции - стеклоткань темно-серого цвета.

Система приземления спускаемого аппарата включает в себя два парашюта (площадь основного 1000 м2 и запасного 590 м2), 6 твердотопливных двигателей мягкой посадки, амортизационные кресла и высотомер, включающий двигатели мягкой посадки. Система управления спуском состоит из 8 двигателей ориентации (4 двигателя по тангажу и рысканью по 7,5 кгс тяги и 4 по крену по 15 кгс тяги), работающих на перекиси водорода. Она обеспечивает движение спускаемого аппарата в атмосфере с аэродинамическим качеством до 0,3 единиц, что гарантирует высокую точность посадки в заданный район.

Система радиосвязи имеет командно-программную радиолинию с антеннами типа «антенная решетка», аппаратуру радиотелеметрическую, голосовой радиосвязи, радиотелевидения и контроля параметров орбиты.

Система управления бортовым комплексом аппаратуры и оборудования состоит из коммутационно-логических приборов, размещенных во всех отсеках корабля. Для ручного управления кораблем используется пульт космонавтов и две ручки управления (перемещением центра масс и вращением вокруг центра масс).

Спускаемый аппарат изготовлен в основном из алюминиевого сплава (верхний шпангоут из титанового сплава), имеет сбрасываемый лобовой теплозащитный экран, боковую теплозащиту, внутреннюю теплоизоляцию и декоративную обивку.

Орбитальный и приборно-агрегатный отсеки выполнены из алюминиевого сплава. Донный экран корабля изготовлен из алюминиевого, и титанового сплавов.

Приборно-агрегатный отсек в свою очередь состоит из трех отсеков: переходного, приборного и агрегатного.

Переходной отсек имеет ферменную конструкцию. Внутри отсека размещены шар-баллоны с кислородом.

Приборный отсек герметичен - это цилиндрическая обечайка, ограниченная двумя днищами.

Агрегатный отсек негерметичный. Внутри него размещается базовый блок КДУ. Снаружи отсека установлен радиатор-излучатель системы терморегулирования.

На приборно-агрегатном отсеке размещены раскрывающиеся панели солнечных батарей.

Агрегат стыковки, установленный в верхней части орбитального отсека, имеет люк для перехода экипажа в орбитальную станцию диаметром в свету 800 мм.

Для выведения космического корабля типа «Союз ТМ» на орбиту ИСЗ используется трехступенчатая ракета-носитель «Союз», имеющая стартовую массу (с полезным грузом) до 310 тонн и общую длину (от носка двигательной установки системы аварийного спасения до среза сопел двигателей) 51,3 м (рис. 2).

На снимках

Космический корабль «Союз-19» во время проведения совместного полета с американским кораблем «Аполлон» [1975 г.]

Космический корабль «Союз-1» на космодроме Байконур [1967 г.]

Транспортный космический корабль «Союз-40» после отстыковки от станции «Салют-6» [1981 г.]

Транспортный космический корабль «Союз Т-12» причаливает к станции «Салют-7» [1984 г.]

Транспортный космический корабль «Союз ТМ-5» покидает станцию «Мир» (1988 г.)

Орбитальный космический комплекс «Мир» - «Квант» - «Союз ТМ-3».