История развития космических скафандров России. Ч.7 Спасательные скафандры «Сокол-К» и «Сокол КВ-2» кораблей «Союз»
Во второй половине 1969 года в связи с развертыванием работ по созданию долговременной орбитальной станции «Салют» была проведена модификация транспортного корабля «Союз», обеспечившая возможность перехода экипажа на станцию через внутренний люк в узле стыковки корабля без выхода космонавтов в открытый космос. Таким образом, на этом корабле (индекс 7К-Т вместо 7К-ОК) необходимость в наличии скафандра «Ястреб» и автономной СОЖ отпала.
Первый полёт этой серии кораблей (Союз-10) к станции «Салют-1» с тремя членами экипажа состоялся 23-25 апреля 1971 года. «Звезда» поставляла на эти корабли полётную одежду, амортизационные кресла, ассенизационные устройства, систему питьевой воды, неприкосновенный запас.
Применение спасательных скафандров по документации ОКБ-1 (в то время ЦКБЭМ) на этих кораблях, также как и на предыдущих кораблях 7К-ОК, по-прежнему не предусматривалось. О причинах я рассказывал тут.
Второй полёт корабля (Союз-11) к станции «Салют-1» закончился трагически. 30 июня 1971 года космонавты Г.Т, Добровольский, В.Н. Волков и В.И. Пацаев погибли из-за разгерметизации спускаемого аппарата на участке спуска. После этого по решению специально созданной комиссии под председательством М.В. Келдыша был принят ряд мер по повышению безопасности экипажа, связанных как с доработками корабля, так и с введением защитного снаряжения для спасения экипажа в случае разгерметизации СА во время динамических операций на участках выведения, стыковки и спуска.
Перед Звездой была поставлена задача в минимально возможные сроки разработать снаряжение, сочетающееся с применяемыми на корабле индивидуальными ложементами амортизационных кресел и с минимальными доработками СА.
СК «Сокол-К»
Ни один из ранее созданных космических скафандров (СК-1, Беркут, Ястреб) для этой цели не годился, так как они были разработаны либо для защиты космонавта вне корабля, либо не могли сочетаться с амортизационным креслом.
Из-за ограничений по массе в качестве максимально возможного времени возврата экипажа на Землю при аварийной разгерметизации СА на наиболее опасных участках полёта было принято время в пределах 105-125 минут. Рассматривалось два варианта защитного снаряжения: использование различных типов высотного костюма с пневмомеханической компенсацией избыточного давления в гермошлеме или облегченного скафандра на основе авиационного скафандра «Сокол». Были проведены примерки макетов такого снаряжения с ложементами кресел, анализ возможных схем кислородного питания и их массы. В качестве оптимального варианта было выбрано использование облегчённого скафандра с мягким несъёмным шлемом с откидывающимся смотровым стеклом и с СОЖ открытого типа, рассчитанной на 2 часа работы.
Принятый за прототип авиационный скафандр «Сокол» потребовал, однако, существенной доработки. В первую очередь это коснулось шлема: вместо жесткого поворотного шлема с шейным гермоподшипником, был спроектирован и смонтирован на оболочке облегченный мягкий шлем, переднюю часть которого составляло откидное остекление, имевшее вид части сферы, а затылочная часть была выполнена мягкой, как продолжение оболочки корпуса СК. По нижнему обрезу остекления располагался разъем шлема, состоявший из двух полурамок, шарнирно соединенных в зоне ушей. Эта конструктивная схема была ранее отработана на авиационных СК типа ВСС, созданных в 50-х годах. Впервые для спасательного скафандра стекло шлема выполнялось из прозрачного поликарбоната. Скафандр максимально облегчили: демонтированы все излишние элементы, в частности, шнуровки на задней поверхности оболочки, исключено использование вентиляционного костюма. Оболочка СК имела минимально возможный пакет только из двух слоев: силовой и герметичной оболочек. Толщина пакета оболочек практически не отличалась от толщины полётной одежды космонавтов, применявшейся ранее. Распах СК выполнялся из прорезиненной ткани. СК должен был использоваться в комплекте с хлопчатобумажным бельём, шлемофоном и поясом с биомедицинскими датчиками.
Закрой скафандра обеспечивал размещение космонавта в сидячей позе, диктуемой габаритами кресла и кабины СА и требованиями переносимости перегрузок.
Новый скафандр для КК «Союз» получил название «Сокол-К» (К-космический). Масса скафандра составляла 9-10 кг, время надевания было равно 10-12 минут, время пребывания в холодной воде — несколько часов. Для обеспечения устойчивости и удобного положения в СК на плаву предусматривалось использование спасательного плавательного ворота (из комплекта НАЗ'а — носимого аварийного запаса корабля). При необходимости покидания СА на плаву и длительного пребывания в холодной воде космонавты должны были снимать скафандры, и надевать специальный утепленный морской спасательный костюм «Форель».
Сроки разработки СК «Сокол-К» были предельно сжаты, так как от этого зависело время следующего старта корабля «Союз». Поэтому выбор в качестве прототипа авиационного скафандра «Сокол» был обусловлен ещё и тем, что на Звезде в то время имелся задел этих изделий. В кратчайший срок (к концу 1971 года) были доработаны 5 имевшихся скафандров «Сокол» и проведены лабораторные испытания и примерки. В первой половине 1972 года были созданы первые 8 СК «Сокол-К» для заводских испытаний и испытаний вместе с СА.
Одновременно совместно с ЦКБЭМ была разработана СОЖ скафандра, изготовлены основные агрегаты системы вентиляции и кислородного питания, собрана схема для испытаний. Скафандр «Сокол-К» являлся СК вентиляционного типа, в герметичной кабине он вентилировался кабинным воздухом, который поступал в шлем, в рукава и к ступням ног.
При разгерметизации кабины (падении давления до 600 гПа) автоматически включалась подача газовой смеси в шлем скафандра, а подача воздуха от вентилятора прекращалась (шлем СК должен был быть закрыт вручную на всех опасных участках полёта). Подаваемая газовая смесь содержала 40% кислорода с тем, чтобы не закислораживать кабину корабля.
Выход газа из СК осуществлялся через регулятор давления, поддерживающий в СК абсолютное давление порядка 400 гПа. Регулятор давления служил также предохранительным клапаном скафандра. На шлеме размещался клапан подсоса, обеспечивающий дыхание космонавта атмосферным воздухом после окончания подачи газа в шлем (при закрытом иллюминаторе).
Штатное применение скафандров началось 27 сентября 1973 года. Первыми их использовали космонавты В. Лазарев и О. Макаров, стартовавшие в этот день на корабле Союз-12. Этими же скафандрами комплектовались все последующие космические корабли Союз.
В 1974 году начато изготовление шести скафандров «Сокол-К» для трёх экипажей по программе «Союз-Аполлон». Этим скафандрам был присвоен индекс «СК-11». 15 июля 1975 года успешно стартовал корабль «Союз-19» с экипажем, одетым в эти скафандры.
СК «Сокол-КМ»
В марте 1973 года состоялось расширенное заседание НТС предприятия, на котором были обсуждены и утверждены предложения по совершенствованию конструкции СК «Сокол-К». Одним из предложений была разработка макетов нескольких вариантов оболочки модифицированного СК «Сокол-КМ». Основным вариантом стал макет оболочки с поперечным поясным герметичным разъёмом, состоящим из двух разъёмных молний с расположенными между ними элементами герметизации. Поясной разъём разделял «рубашку», объединённую со шлемом, и «брюки». Такая конструктивная схема давала ряд преимуществ:
- отсутствие аппендиксов;
- возможность неразъёмного соединения нижней полурамки шлема с оболочкой корпуса, что позволяло уменьшить высоту рамки (за счёт устранения «затяжки ворота»), сдвинуть вниз нижнюю кромку остекления, и тем самым, увеличить обзор из шлема. Одновременно были увеличены размеры всего шлема, так как шлем СК «Сокол-К» оказался слишком тесным для больших размеров головы;
Система внутренней вентиляции была перенесена с оболочки скафандра на бельё-комбинезон. Предполагалось, что разделение оболочки на рубашку и брюки облегчит подбор по фигуре космонавта соответствующих типоразмеров элементов скафандра (например, рубашка 54 размера, брюки — 52 размера).
В то же время исследовались и прорабатывались на макетах и другие предложения по совершенствованию оболочки:
- Изготовление корпуса СК из прорезиненного капрона.
- Использование для рукавов ткани одностороннего растяжения.
- Использование для гермооболочки прорезиненного трикотажа.
- уточнение конструкции оболочки с учётом рабочей позы и разработка новых шаблонов кроя для деталей оболочки, возможность изготовления деталей силовой оболочки из сетки и др.
Дальнейшая судьба модифицированного скафандра во много определялась направлениями совершенствования космических кораблей «Союз». Как известно, применение скафандров на кораблях «Союз» привело к снятию одного из трех кресел в СА и установке на его место системы подачи газа в СК. Поэтому ЦКБЭМ проводило работы по созданию модифицированного корабля «Союз-Т» (изделие 11Ф732), рассчитанного на полёт трёх членов экипажа.
В связи с согласованием новых требований по улучшению теплосъёма в скафандрах работы по СК «Сокол-КМ» были прекращены. На его базе был разработан модифицированный вариант скафандра «Сокол-КВ», предусматривавший применение в своём составе костюма водяного охлаждения.
СК «Сокол-КВ»
В 1974 году был разработан комплект рабочих чертежей и начато изготовление 6 скафандров «Сокол-КВ» для лабораторных и заводских испытаний. Скафандр «Сокол-КВ» имел следующие принципиальные отличия от скафандра «Сокол-К»:
- Применена новая схема надевания-снятия и герметизации СК — поясной эластичный герморазъём на молниях, делящий оболочку на отдельные друг от друга рубашку и брюки.
- Шлем имел увеличенные габариты и обзор.
- Регулятор давления РДСП позволял создавать в СК два режима давления и был выполнен заодно с клапаном дыхания (позволявшим дышать с закрытым шлемом в случае приводнения); регулятор размещался в наиболее достигаемом для управления любой рукой месте — по центру груди под шлемом.
- В комплект была введена система водяного охлаждения, выполненная совместно с системой внутренней вентиляции в виде отдельного нательного комбинезона, получившего название КВО-11.
- На оболочке скафандра были установлены гермовводы для шлангов системы водяного охлаждения, на рубашке — пневматические вводы для воздуха и кислорода
- На участках мягких шарниров рукавов и брюк силовая оболочка изготавливалась из ткани одностороннего растяжения, а гермооболочка из прорезиненного трикотажа
При испытаниях макета СК «Сокол-КМ» было выявлено, что для обеспечения надевания рубашки поясной разъем должен иметь достаточно большой периметр и, как следствие, поперечный диаметр корпуса оболочки больший, чем у скафандра с продольным распахом. Поэтому в скафандре «Сокол-КВ» с целью уменьшения поперечного диаметра корпуса плоскость разъема была наклонена на 30 градусов, что к тому же увеличивало переднюю поясную часть брюк и облегчало надевание рубашки.
Испытания СК «Сокол-КВ» шли с 1974 год по начало 1976 года. По итогу всех работ решением межведомственной комиссии СК «Сокол-КВ» был одобрен к применению на космических кораблях «Союз-Т».
СК «Сокол КВ-2»
Несмотря на решение межведомственной комиссии, обсуждение концепции СК «Сокол-КВ» для корабля «Союз-Т» было продолжено. С учетом того, что наличие системы водяного охлаждения осложняет эксплуатацию как скафандра, так и корабля и в ней нет крайней необходимости (так как условия эксплуатации, в том числе время полета в разгерметизированной кабине для КК «Союз-Т» сохраняются такими же, как и для КК «Союз»), было принято решение о дальнейшей отработке скафандра «Сокол-КВ» для корабля «Союз-Т» уже без водяного охлаждения.
Накопленный при испытаниях опыт показал, что при всех преимуществах поперечный разъём оболочки не обеспечивал достаточной надёжности. Одной из главных причин этого было отсутствие в нашей промышленности силовых застежек-молний с надёжным разъёмным звеном, что могло приводить к неправильному их закрыванию.
Для того, чтобы обеспечить необходимую надёжность при сохранении основных преимуществ конструктивной схемы скафандра «Сокол-КВ», совместно с заказчиком было принято решение о частичной модификации скафандра с присвоением модернизированному скафандру индекса «Сокол КВ-2». В этом скафандре вместо поперечного разъёма был выполнен передний распах в виде клина, направленного острием вниз с двумя неразъемными молниями по его сторонам. Для герметизации вновь был применён аппендикс. При этом сохранились такие преимущества скафандра «Сокол-КВ», как меньшее время надевания, увеличенный шлем с большим обзором, размещение регулятора давления в наиболее удобном для досягания месте и совмещение его функций с функциями клапана подсоса. Сохранялась также конструкция рукавов, оболочки ног, перчаток.
В 1979 году были проведены физиологические испытания в скафандрах «Сокол КВ-2», дополнительные совместные испытания в ГКНИИ ВВС и начато изготовление штатных скафандров.
Первый полёт в скафандрах «Сокол КВ-2» выполнили космонавты Ю.В. Малышев и В.В. Аксёнов на корабле «Союз Т-2» 05.06.1980 г., второй в том же году — космонавты Л.Д. Кизим, О.Г. Макаров и Г.М. Стрекалов на корабле «Союз Т-3».
Скафандр «Сокол КВ-2» успешно эксплуатируется и по сей день на кораблях «Союз-МС» при полётах к Международной Космической Станции.
Список использованной литературы:
1) И.П. Абрамов, М.Н. Дудник, В.И. Сверщк, Г.И. Северин, А.И. Скуг и А.Ю. Стоклицкий «Космические скафандры России»
2) С.М. Алексеев «Космические скафандры вчера, сегодня, завтра»
3) Личный опыт и общение с людьми, которые стояли у истоков советской космонавтики:)
Подписывайся на телеграм-канал Cat_Cat, чтобы не пропустить интересные посты
НА КОРМ КОТИКАМ ---> 💰