Войти
 APAS-75 (американская версия) | |
| Тип | андрогинный стыковочный механизм |
|---|---|
| Разработчик | РКК Энергия |
| Масса | 286 кг (631 фунт) |
| Базовый космический корабль | |
| Первое использование | 1975 |
| Последнее использование | 2011 |
Термины Андрогинная периферийная система прикрепления (APAS ), Андрогинная периферийная система сборки (APAS ) и Андрогинная периферийная стыковочная система (APDS ) взаимозаменяемы. для описания семейства стыковочных механизмов космических кораблей, а также иногда используются в качестве общего названия для любой стыковочной системы в этом семействе. Система, аналогичная APAS-89/95, используется на китайском космическом корабле Шэньчжоу.
Название системы русское по происхождению, и является аббревиатурой АПАС в кириллическом алфавите от русского «Андрогинно-периферийный агрегат стыковки». Английская аббревиатура была создана из тех же букв, но в латинском алфавите, для которого первые два слова являются прямыми эквивалентами тех, что в оригинале. Третье слово в русском языке происходит от немецкого Aggregat, что означает «сложный механизм», а последнее - «стыковка». Последние два слова в английском названии начинаются с тех же букв, что и в русском названии.
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.
Разработанный совместно американскими и советскими инженерами в ходе серии личных встреч, писем и телеконференций, APAS-75 изначально планировалось использовать в американской миссии a Космическая станция Салют, которая вместо этого стала Аполлон-Союз. Между американской и советской версиями стыковочного механизма были различия, но они все еще были совместимы по механике. Вначале американцы называли устройство как механизм стыковки Международной миссии рандеву и стыковки (IRDM), так и Международной системой стыковки. Устройство называется Андрогинной периферийной стыковочной системой (APDS) в пресс-пакете NASA для ASTP.
В отличие от предыдущих стыковочных систем, любой блок APAS-75 мог выполнять активную или пассивную роль. как требуется. 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 этого 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.
Американцы выбрали North American Rockwell для создания семи стыковочных механизмов (два летных, четыре испытательных и один запасной).
Россия построила пять космических кораблей Союз с АПАС-75. Первые три летали как тестовые системы (Cosmos 638, Cosmos 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 одну стыковочную манжету АПАС-75 и одну стыковочную манжету "Аполлон".
В апреле 1970 г. администратор НАСА Томас О. Пейн на неформальной встрече с российским академиком Анатолием Благонравовым в Нью-Йорке предложил, чтобы две страны сотрудничают в области безопасности космонавтов, включая совместимое стыковочное оборудование на космических станциях и космических кораблях, что позволяет проводить спасательные операции в чрезвычайных ситуациях в космосе.
Инженер Колдуэлл Джонсон предложил систему кольца и конуса во время встречи в Москве в октябре 1970 года. Борис Н. Петров отверг простую адаптацию «Аполлона и Союза» как «космический трюк» и предложил разработать универсальный стыковочный механизм, Джонсон предложил Центру пилотируемых космических кораблей (ЦКК) разработать «проект, специально соответствующий требования конкретной миссии CSM / Салюта, конструкция отражает только фундаментальную форму и функцию стыковочного оборудования, удовлетворяющего требованиям для совместимой стыковочной системы для будущего космического корабля ".
Во время встречи в Хьюстоне в июне 1971 г.Советский специалист по стыковке Валентин Н. Бобков указал, что Советы также одобрили некоторую версию двойного кольца и конуса. 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. Когда Джонсон поднял вопрос об изменении кожуха, Советы подчеркнули большое влияние, которое будет иметь такая модификация. Помимо разработки нового кожуха, им пришлось бы проверить аэродинамику стартовой части измененного оборудования. Американцы надеялись выступить за больший туннель, но такое изменение оказалось слишком большим для их коллег.
Чертеж стыковочной системы 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 работать над предварительным проектом стыковочного механизма. 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. 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. К удивлению Джонсона, Владимир Сыромятников работал над вариацией концепции кольца и конуса НАСА с прошлого октября. Вместо четырех направляющих пальцев в американском предложении Сыромятников предложил три, а вместо гидравлических амортизаторов - электромеханические аттенюаторы. По сути, Советы приняли идею использования набора сцепляющихся пальцев для направления двух половин стыковочного устройства от точки первоначального контакта к точке захвата. Также была приемлема концепция использования амортизаторов на захватном кольце активного космического корабля для смягчения удара двух сближающихся космических кораблей. Обе группы инженеров планировали убрать активную половину стыковочного механизма с помощью лебедки с электрическим приводом для наматывания кабеля. 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.
Джонсон, Кризи и другие инженеры в Отдел проектирования космических аппаратов хотел использовать четыре направляющих, поскольку считал, что они обеспечивают наилучшую геометрию при использовании гидравлических аттенюаторов. Как впоследствии объяснил Билл Кризи, наиболее вероятной ситуацией отказа при использовании гидравлических аттенюаторов будет утечка, которая приведет к разрушению одного амортизатора при ударе. Изучение различных комбинаций привело специалистов MSC к выводу, что четыре направляющих и восемь амортизаторов были оптимальной конструкцией. Кризи также указал, что наиболее вероятной проблемой электромеханической системы будет замерзание или заклинивание одной из пар аттенюаторов. 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. или аппаратное обеспечение в предлагаемой конструкции, а поскольку СССР имел значительную долю в предлагаемой конструкции, советская конструкция была выбрана в качестве основы для следующего этапа исследования.
К концу ноябрьско-декабрьской встречи, обе команды подписали протокол, в котором излагалась основная концепция универсальной андрогинной стыковочной системы. Официальное заявление гласило: «Конструктивная концепция включает кольцо, оборудованное направляющими и фиксирующими защелками, которые были расположены на подвижных стержнях, которые служат в качестве аттенюаторов и приводов втягивания, а также стыковочное кольцо, на котором расположены периферийные сопряженные фиксирующие защелки с стыковочным уплотнением». В протокол также была включена основная информация о формах и размерах направляющих. Они должны были быть твердыми, а не стержневыми; как впервые было предложено Советами, и их было три. До тех пор, пока выполнялось требование поглощения стыковочного усилия, каждая сторона могла реализовать фактическую конструкцию аттенюатора так, как она лучше всего подходила. Советы планировали использовать электромеханический подход, разработанный для стыковочного зонда «Союз», а американцы предложили использовать гидравлические амортизаторы, аналогичные тем, которые используются на зонде «Аполлон». 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.
Рассматривая детальную конструкцию механизма, обе стороны далее согласились, что защелки захвата будут соответствовать конструкции, разработанной в MSC, а также структурным защелкам и кольцо будет следовать советскому образцу. Эти парные наборы крючков успешно использовались как на кораблях «Союз», так и на «Салют». Кроме того, группа согласилась с деталями, касающимися установочных штифтов, пружинных двигателей (чтобы помочь в отделении космического корабля при расстыковке) и расположения электрических разъемов. 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 совещании. 75>
По возвращении в Хьюстон Колдуэлл Джонсон подготовил меморандум, в котором задокументированы некоторые неофициальные договоренности, достигнутые в Москве. 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 так оно и есть. вряд ли иначе будет сообщено ". 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 у MSC было «долгое время». смирился «с испытательным люком диаметром менее 1 метра». Джонсон далее прокомментировал, что «узел захватывающего кольца по-разному назывался кольцом и конусом, двойным кольцом и конусом, безымянным и пальцами. Впредь было решено называть захватывающее кольцо« кольцом », а пальцы -« направляющими »». 75>
Билл Кризи и несколько его коллег работали с Евгением Геннадьевичем Бобровым за чертежным столом, чтобы выложить эти первые советско-американские инженерные чертежи. Ларри Рэтклифф нарисовал захватное кольцо и направляющие на чертежной бумаге, Роберт МакЭлья предоставил детали структурного интерфейсного кольца, а Бобров подготовил аналогичный чертеж для структурных защелок. T.O. Затем Росс взял эти чертежи и провел анализ размеров, чтобы убедиться, что все элементы совместимы. Соглашение о технических спецификациях для системы стыковки дало возможность НАСА начать переговоры с Роквеллом о создании системы стыковки.
В апреле 1972 года Советы сообщили НАСА, что они решили использовать космический корабль Союз вместо космической станцией "Салют" по экономическим и техническим причинам.
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 области разведки. и Использование космического пространства в мирных целях, включая разработку совместимых систем стыковки космических кораблей для повышения безопасности пилотируемых космических полетов и обеспечения возможности совместных научных экспериментов. Первый полет для проверки систем должен был состояться в 1975 году с модифицированными космическими кораблями «Аполлон» и «Союз». После этой миссии надеялись, что будущие пилотируемые космические корабли двух стран смогут состыковаться друг с другом.
Были построены масштабные прототипы, чтобы помочь в разработке В июле 1972 года группа сконцентрировалась на более подробном изложении технических характеристик. для системы стыковки. Были внесены некоторые доработки 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 проведенных тестов. После того, как команда тщательно изучила американскую стыковочную систему в масштабе двух пятых, которая помогла конструкторам обсудить работу механизма и принять решение о доработках, они запланировали совместные испытания модели на декабрь. Тогда инженеры смогут увидеть, как взаимодействующие элементы системы одной страны сочетаются с элементами другой. Советы заявили, что они разработают "План испытаний масштабных моделей стыковочной системы" Аполлон / Союз "(СВУ 50003), в то время как американцы определили размеры модели и испытательного оборудования.
Под руководством Сыромятникова, советская группа подготовила документацию на английском и русском языках и подготовила модель стыковочной системы в масштабе двух пятых к совместной встрече. Некоторые американцы отметили, что, хотя механизм СССР был более сложным механически, чем американский, он подходил для этой миссии и был «сложен» в исполнении. Обе стороны рассмотрели и подписали план испытаний модели на две пятых и назначили испытание на декабрь в Москве.
Предварительный обзор систем (PSR) планировался как «формальный обзор конфигурации... начатый около конец концептуальной фазы, но до начала рабочего проекта «работа над механизмом стыковки. 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 механизма. Выслушав их отчет, Ланни и Бушуев почувствовали, что три проблемные области требуют дальнейшего изучения. 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. Во-вторых, Ланни и Бушуев подчеркнули важность индикатора, который подтвердит, что структурные защелки находятся на своих местах. 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 давала никаких данных о защелках. Для обеспечения структурной целостности переходного туннеля было важно знать, что все восемь защелок закрыты. Третья проблема заключалась в том, возможно ли случайное высвобождение структурных защелок. Бушуев и Ланни призвали к тщательной переоценке всех этих проблем и посоветовали группе представить им свои конкретные рекомендации в декабре и январе.
Групповые испытания модели в масштабе двух пятых и второй модели. Часть предварительного обзора системы стыковки была последним совместным мероприятием, запланированным на 1972 год. Американцы прибыли в Москву 6 декабря и работали до 15 декабря. Испытания масштабных моделей проводились в Институте космических исследований в Москве.
Испытания полномасштабных советских и американских стыковочных систем начались в Хьюстоне в октябре 1973 года.
Пассивный 
Активный Когда СССР начал работать над Мир также работали над программой шаттла Буран. АПАС-89 задумывался как стыковочный комплекс Бурана с космической станцией "Мир". Конструкция АПАС-75 была сильно доработана. Внешний диаметр уменьшен с 2030 мм до 1550 мм, а установочные лепестки направлены внутрь, а не наружу. Это ограничивало внутренний диаметр стыковочного канала примерно до 800 мм. Шаттл "Буран" был окончательно закрыт в 1994 году и так и не летал на космическую станцию "Мир", но модуль "Мир" Кристалл 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.
Пассивная сторона (геометрия элементов сопряжения и фиксации по-прежнему андрогинна, но этот вариант предназначен для уменьшения стыковочного удара с дополнительным контролем положения с одной стороны. Любая сторона все еще может использоваться вместе с любой стороной, но сопряжение двух активных сторон было бы ненужным) 
Активный АПАС был выбран для программы Шаттл-Мир и произведен российской компанией РКК Энергия под контракт на 18 миллионов долларов, подписанный в июне 1993 года. Rockwell International, генеральный подрядчик шаттла, приняла поставку оборудования от Энергии в сентябре 1994 года и интегрировала его в систему стыковки орбитального корабля космических шаттлов, надстройку, которая была установлена в отсеке полезной нагрузки и изначально предназначался для использования с Space Station Freedom.
. Хотя код Энергии для APAS шаттла - APAS-95, он был описан как в основном такой же, как APAS-89. Он имел массу 286 кг.
APAS-95 был выбран для присоединения к американскому и российскому модулям на Международной космической станции (МКС) и для использования космических кораблей "Шаттл", "Союз", "Прогресс". и автоматизированная транспортная машина к стыковке. Система стыковки орбитального корабля "Шаттл" осталась неизменной с тех пор, как она использовалась для программы Шаттл-Мир в 1995 году. Активный элемент, выходящий наружу от космического корабля, захватил пассивное стыковочное кольцо на соединении APAS-95 космической станции на Ответный переходник под давлением. Улавливающее кольцо выровняло их, стянуло вместе и развернуло 12 структурных крючков, фиксируя две системы герметичным уплотнением. Ответные переходники под давлением постоянно пассивны.
APAS в стыковке Шаттл-Мир.
Система стыковки орбитального аппарата (снизу, белый), APAS-95 (в центре, белый / серый) и PMA-3 (сверху, черный / серый).
