Способ строить космич. станции без выхода в открытый космос

[Кенгуру]

Способ строить космич. станции без выхода в открытый космос

Думал, думал, как бы исхитриться и научиться строить космические станции не выходя наружу, чтоб ненадо было одевать скафандры, а можно было строить прямо внутри, на воздухе. И вот вчера посетила мысль:



На орбиту выводится сборочный модуль большого диаметра, и воткнутый в него конец собираемого модуля. Космонавты изнутри сваривают новый сегмент корпуса собираемого модуля, после чего немного выталкивают его наружу, чтобы освободить место для сварки следующего сегмента. Далее сваривают новый сегмент и опять выталкивается наружу, и так далее.

Таким образом можно было бы строить как отдельные модули ... Кстати, Биглоу с его надувными модулями оказался бы в пролёте, так как при такой схеме сборки можно было бы создавать очень длинные единые модули, а не в виде кучи состыкованых бочек как у него.

Кроме того можно было бы строить модули с изгибом, то есть в форме спирали, и тогда бы это был уже не отдельный модуль, а огромная космическая станция спиральной формы. Уже после создания первого витка спирали, такую станцию можно было бы раскрутить и получить искусственную гравитацию. При этом если подстыковать к внутреннему концу спирали модуль идущий к центру, чтобы можно было туда стыковаться и подвозить материалы, то можно было бы продолжить строительство станции прямо на ходу. То есть станция вращается, и в тоже время её продолжают строить по мере необходимости.

Поскольку сварка труб происходит довольно быстро, таким способом можно было бы в кратчайшие сроки создавать просто огромные космические конструкции. Только подвози материалы.

[FarEcho]

Если уж речь зашла о сварочных работах, то оптимальнее (для качества сварки) их как раз вести не на воздухе, а в вакууме (или в атмосфере инертного газа). А представляете, что будет в закрытом помещении такого орбитального сборочного цеха при сварочных работах без активной (и очень активной) вентиляции? Не многим слабее пожара на станции. Двери для проветривания (или форточки) не откроешь. Так что может уж лучше варить снаружи, в скафандрах?  :roll:
Хотя какие-то  виды сборочных работ (без массированной сварки) можно вести и по предложенной методике. В этом варианте идею, наверно, можно обсуждать. Хотя технологических капканов просматривается много.

[Кенгуру]

Если уж речь зашла о сварочных работах, то оптимальнее (для качества сварки) их как раз вести не на воздухе, а в вакууме (или в атмосфере инертного газа).
А представляете, что будет в закрытом помещении такого орбитального сборочного цеха при сварочных работах без активной (и очень активной) вентиляции? Не многим слабее пожара на станции. Двери для проветривания (или форточки) не откроешь. Так что может уж лучше варить снаружи, в скафандрах?  :roll:

Новые скафандры которые везут на МКС рассчитаны на 15 выходов в космос ( http://www.lenta.ru/news/2008/09/03/orlan/ ). Так много не насвариваешь. И неудобно это. И вдруг искра прожжёт скафандр или что-нибуьд в этом роде.

А локальный вакуум внутри станции в месте сварки организовать думаю можно. Хотя особого задымления при сварке как-то не помню.

Насколько вообще актуальна эта проблема? Не надуманная ли она?

Хотя какие-то  виды сборочных работ (без массированной сварки) можно вести и по предложенной методике. В этом варианте идею, наверно, можно обсуждать. Хотя технологических капканов просматривается много.

Давайте, давайте обсудим!
А то просмотры ростут, а никто не отзывается. Я уж заждался.

[Кенгуру]

В общем, если идея хорошая, то что если организовать такой заводик на орбите, прямо на МКС, чтобы собирать модули и продавать их тому же Биглоу или всем, кто готов заплатить?

[Кенгуру]

При дуговой сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа большого количества дымов не образуется, но в больших количествах образуется озон.

Источник

Не знаю, но думаю, что можно подобрать такой вид сварки, от которого было бы минимум дыма или такие вещества, которые легко было бы нейтрализовать.


Эксперимент по сварке в космосве проведённый 40 лет назад.

Предисловие

Набор космонавтов в Институте электросварки им. Е.О.Патона стал одним из немногих в нашей космической истории целевых наборов, когда космонавты, специалисты в какой-либо области, отбираются не для работы в отряде космонавтов, а для проведения на орбите конкретных экспериментов, напрямую связанных с их «земной» работой. Так как от этих событий нас отделяет уже 40 лет, и информация о них встречается достаточно редко, нам показалось целесообразным помимо рассказа о ходе набора, рассказать и о самой программе «Звезда», результатом которой стало создание автономного устройства для сварки в космосе, получившего название «Вулкан», в честь древнеримского бога огня, покровителя кузнечного ремесла. Рассказ же о наборе космонавтов по этой программе вынесен в отдельный раздел История набора.
 

История рождения «Вулкана».

После избрания в конце 1962 года директора Киевского Института электросварки им. Е.О.Патона (ИЭС им.Е.О.Патона) Бориса Евгеньевич Патона президентом АН УССР, в Киеве побывал Михаил Васильевич Мельников, один из замов С.П.Королева. Он был восхищен работами Института по сварке и напылению ниобия, о чем и доложил Королеву по приезде в Подлипки. В результате Сергей Павлович сам позвонил Б.Е. Патону и пригласил его к себе на встречу. Очевидно, что именно тогда по инициативе С. П. Королева были начаты работы по созданию технологии космической сварки металлов. В начале эти работы велись разрозненно отдельными специалистами и коллективами.

При повторной встрече в декабре 1963 года Б. Е. Патон и С. П. Королев приняли решение о начале совместных работ по сварке в космических условиях. Сразу же после возвращения в Киев, 30 декабря 1963 года Борис Евгеньевич созвал совещание с заведующими основных отделов, на котором было решено: «В 1964 году приступить к широким исследованиям по созданию способов сварки в космосе, включающих разработку технологии, техники и оборудования для сварки и резки, а также исследование металлургических вопросов сварки различных металлов в специфических условиях космоса».

Так в ИЭС им.Е.О.Патона начались работы над темой, получивший в 1964 году название «Звезда». Общее руководство по всем работам было возложено на директора ИЭС, а зам. руководителя (куратором) стал зам. директора Данила Андреевич Дудко. Для решения поставленных задачи при конструкторском отделе была создана лаборатория №35, которой было поручено разработать технологию сварочных работ в космосе, а также сконструировать и испытать соответствующее оборудование. Главным конструктором проекта стал зам. директора Григорий Петрович Дубенко. В число руководителей и сотрудников лаборатории вошли инженеры, конструкторы и технологи по каждому процессу, всего около 20 человек. Хотя они занимались темой «Звезда», все формально числились в своих отделах.

Работа начиналась с абсолютного нуля. Поэтому первоначально рассматривались практически все известные виды сварки с точки зрения их применимости в условиях космоса: вакуум, невесомость, энергоемкость, массогабаритные характеристики оборудования и т.п. В связи с этим к работе были подключены сразу несколько подразделений: отдел по сварке плавящимся электродом, отдел плазменной сварки, отдел электронно-лучевой сварки и др. Ответственным за плазменную сварку был назначен С.П.Лакиза, за электронно-лучевую - О.К.Назаренко, за сварку плавящимся электродом - А.Е.Марченко. Все установки были автоматическими. Группу автоматики возглавлял Ю.Н. Панкин. В 1964 году было разработано и изготовлено лабораторное оборудование для отработки трёх различных способов сварки в вакууме. Причем оборудование сразу проектировалось с учетом возможности использования его на летающей лаборатории для исследования сварки в условиях невесомости. Некоторые способы сварки тогда были разработаны впервые в мире, например сварка плавящимся электродом в вакууме и плазменная сварка низкого давления.

Поскольку полностью смоделировать в наземных экспериментах условия космического пространства невозможно, предварительные исследования было решено выполнять по этапам, на каждом из которых имитировались бы отдельные особенности космического пространства. Одним из первых этапов были эксперименты на летающей лаборатории, которая позволяла создать условия кратковременной невесомости. Для проведения их на борту самолета весной 1965 года группа из четырех сотрудников ИЭС прошли парашютную подготовку в ЛИИ г. Жуковский для допуска к полетам на невесомость, и еще трое прошли парашютную подготовку в аэроклубе в Киеве.

В июне 1965 года испытания лабораторного оборудования в условиях невесомости были проведены в ЛИИ в г.Жуковский, где в то время наводилась единственная в стране летающая лаборатория. Было выполнено 10 полетов, во время которых испытывались все три установки. На этих установках работали специалисты Института электросварки А.А.Загребельный, Ю.Н.Ланкин, А.Е.Марченко, В.Г.Фартушный, А.С.Цыганков, В.А.Чалов. Были получены уникальные результаты по сварке электронным лучом, плавящимся электродом и плазмой в вакууме и невесомости с регистрацией на кинопленку скоростными и авиационными (фотопулемет) кинокамерами. По результатам полетов был составлен отчет и снят кинофильм. Отчет и кинофильм в сентябре 1965 года были рассмотрены на специальном совещании ОКБ-1, которое провели С.П.Королев и Б.Е.Патон. Тогда же было начато проектирование аппарата, позже названного «Вулкан», для установки на борт нового космического корабля «Союз».

В 1966 году первый вариант аппарата был изготовлен, и начались его комплексные испытания и доработки. Испытания штатных образцов автоматической сварочной установки «Вулкан» в наземных лабораториях, барокамерах, на летающей лаборатории начались осенью 1967 года. Испытателями, главным образом, были кандидаты в космонавты. Испытания и усовершенствования установки продолжались около двух лет. Всего было создано три модификации «Вулкана». В конце 1968 года работа была завершена.

«Вулкан» представлял собой автономное устройство, соединенное с системами корабля лишь кабелями телеметрии. Конструктивно он состоял из двух блоков. В рабочем (негерметичном) находились все три сварочные устройства и вращающийся стол с образцами. Во втором (герметичном) блоке размещались приборы управления, средства автоматики и измерений, система энергопитания. Установка имела два пульта управления. Один располагался на крышке рабочего блока, второй - дистанционный был соединен кабелем с «Вулканом». Источником питания служила аккумуляторная батарея.

В августе 1969 года бригада конструкторов выехала на Байконур для установки «Вулкана» на космический корабль. Сам сварочный аппарат разместили в орбитальном отсеке, а дистанционный пульт управления - в спускаемом аппарате. Первый эксперимент по сварке металлов в космосе был выполнен 18 октября 1969 года на космическом корабле «Союз-6» летчиками-космонавтами В.Н.Кубасовым и Г.С.Шониным.

После разгерметизации орбитального отсека космонавт-оператор Кубасов, который находился в спускаемом аппарате, в соответствии с программой включил автоматическую плазменную сварку. Вслед за этим он привел в действие автоматические устройства по сварке электронным лучом и плавящимся электродом. Во время каждого опыта космонавт-оператор наблюдал за работой установки по сигнальным табло на пульте управления.

Результаты эксперимента были опубликованы в советской и зарубежной печати. В них сообщалось, что испытание «Вулкана» прошло полностью успешно, в соответствии с программой. Однако сейчас известно, что во время экспериментов произошел ряд неудач: во-первых, не зажглась плазма при проведении плазменной сварки, и образцы оказались не сварены. Во-вторых, во время сварки плавящимся электродом из-за неравномерного вращения стола с образцами сварной шов оказался неровным.

Тем не менее, проведенный в космосе эксперимент дал много интересного материала для совершенствования конструкции сварочной аппаратуры и уточнения технологии процесса сварки. Главным итогом эксперимента стало то, что он позволил сделать выбор в пользу электронно-лучевой сварки и электронно-лучевого нагрева как наиболее перспективный в космических условиях. Кроме того, подтвердилось, что большинство систем и механизмов установки «Вулкан» работали безотказно, т.е. при его проектировании были приняты правильные решения. Эксперимент показал, что сварка и резка металлов в условиях невесомости и космического вакуума возможна, и эти процессы можно использовать при ремонтных и монтажных работах в космосе.

http://www.astronaut.ru/as_rusia/veld/start.htm

[Salo]

Да только стенку БО Союза чуть не прожгли. :roll:
Помнится Савицкая, во время выхода, тоже что-то сваривала.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Слабое место, это уплотнение между модулями. При выдвижении обеспечить герметичность, это ого го вам  :shock:
К тому же наружные стенки модуля обычно не просто гладкий цилиндр, там всякие иллюминаторы есть и прочие выступающие-вступающие части. А тут придется все заполировывать за подлицо.
Тут уж нужно просто большой сборочный эллинг делать с большим люком. Собрал, стравил воздух и выпустил модуль наружу. Можно эллинг и надувной сделать, шар метров 30 диаметром. Надувать его до 1 атмосферы не обязательно, да и можно надувать инертным газом. При этом скафандр заменяется на маску. Работать будет однозначно удобнее.
Кроме того, сварка на орбите, это уже крайний случай. Можно собирать и на клею, стягивая склеиваемые детали болтами. Возможны и другие виды сборки.
Конечно предложение Кенгуру позволяет делать секции неограниченной длины. Но нужна ли эта неограниченная длина... А вот проблем в реализации будет много.

[pkl]

Не проще ли изготавливать отдельные блоки-секции-модули на Земле или в герметичном отсеке, а потом соединять болтами?

[cisco]

Не проще ли изготавливать отдельные блоки-секции-модули на Земле или в герметичном отсеке, а потом соединять болтами?

Проще вырубить в астероиде (на луне) герметичную пещеру и использовать в качестве сборочного дока, материалы тоже использовать рядом пролетающие  

[hcube]

Герметизацию можно дискретно обеспечивать. И, действительно, никакой сварки - только фланцевое соединения на болтах ;-). При этом, на орбиту доставляются модули, которые соответствуют по размеру доку, а сам док - имеет два гермоуплотнения. При каждом выдвижении собираемого обьекта воздух из дока откачивается, передняя гермопереборка (она же, вероятно, задняя стенка модуля при запуске на РН) расстыковывается, модуль выводится из дока, заводится новый, модули стыкуются по гермостыку, док ОПЯТЬ герметизируется и наполняется воздухом....

Знаешь что, по моему, проще сделать самостыкующиеся блоки. Например, у меня некогда была мысль вварить в ВТБ шаттла две наклонных фланца в водородный бак (ну, и некоторое количество стыковочных узлов и лючков для коммуникаций до кучи), и затем на орбите их расстыковывать, и затем стыковать обратно с разворотом на 180 градусов - тогда из нескольких ВТБ - 6-8 штук (а шаттл их почти на орбиту утащил более сотни) - получается кольцевой бак. Дооснащаем его оборудованием через люки - и получается Скайлеб-2 ;-). По желанию, в каждый стык можно ставить плоскую гермопереборку с люком - она легкая, и массы кушает относительно немного - можно пачку вывести пуском EELV.

[KrMolot]

Сварочные работы лучше доверить роботам-манипуляторам и проводить в вакуме. Они в любом случае варят лучше среднестатистического сварщика и именно роботам сейчас на Земле доверяют сваривать самые ответственные части конструкций. Ну и проверку качества шва лучше проводить подальше от людей (радиация как-никак штука весьма неприятная).

[Кенгуру]

Слабое место, это уплотнение между модулями. При выдвижении обеспечить герметичность, это ого го вам  :shock:

Можно откачать воздух из сборочного модуля перед выдвижением.
А само выдвижение автоматизировать. Ослабляется давление на уплотнители, модуль по направляющим выезжает на определённую величину, и давление на уплотнители возвращается. После этого закачиваем обратно воздух, и можно продолжать сборку.

К тому же наружные стенки модуля обычно не просто гладкий цилиндр, там всякие иллюминаторы есть и прочие выступающие-вступающие части. А тут придется все заполировывать за подлицо.

1) Можно сделать выступающие элементы немного "утопленными" во внутрь. А сверху их прикрыть, так сказать "обтекателями", придающими модулю форму цилиндра, чтоб не препятствовать выезду из сборочного модуля.

2) Можно сделать уплотнители сборочного модуля в виде открывающихся створок. Как лепестки цветка. Они раскрылись, модуль выехал наружу со всеми своими местами с неровностями, и створки закрылись на новом месте, где тоже модуль должен быть в форме гладкого цилиндра.

Понимаю, что герметичность в таком случае обеспечить будет сложнее. Но думаю, вполне возможно.

Тут уж нужно просто большой сборочный эллинг делать с большим люком. Собрал, стравил воздух и выпустил модуль наружу. Можно эллинг и надувной сделать, шар метров 30 диаметром.

У нас ведь нету опыта по надувным конструкция, а такой сборочный модуль как на картинке в первом постинге, хоть сейчас бери, да делай. Взять какой-либо уже готовый модуль (в смысле чертёж) и просто обрезать его наполовину, и поставить в этом месте створки, или уплотнители. И вот, всё готово.

Надувать его до 1 атмосферы не обязательно, да и можно надувать инертным газом. При этом скафандр заменяется на маску. Работать будет однозначно удобнее.
Кроме того, сварка на орбите, это уже крайний случай. Можно собирать и на клею, стягивая склеиваемые детали болтами. Возможны и другие виды сборки.

Конечно предложение Кенгуру позволяет делать секции неограниченной длины. Но нужна ли эта неограниченная длина... А вот проблем в реализации будет много.

По-моему отсутствие ограничений - это хорошо.

1) Двухсотметровый цельный модуль безо всяких переходных люков. Чистое пространство, разграничивай его как хочешь. По-моему здорово.

2) Строительство вращающейся спиралевидной станции. Тоже без единого стыковочного узла. Тоже чистое пространство которое можно наращивать по мере необходимости до бесконечности, просто достраивая её с конца.

3) И надеюсь, тут не будут меня опять пинять, но я думал о сборке тормозного щита для своего космического поезда. Аппарат длиной в 45 метров. Тормозной щит метров 15. Куда его можно загнать? Что за монстра надо вывести на орбиту обычными методами, чтобы он туда поместился? Ну и вот, придумал выход.  

[Кенгуру]

Герметизацию можно дискретно обеспечивать. И, действительно, никакой сварки - только фланцевое соединения на болтах ;-).

Не знаю на сколько это будет надёжно, чтоб не возникало всяких щелей и утечек воздуха.

Думаю в институте сварки могли бы разработать или способ бездымной сварки, или некий пылесос к сварочному аппарату, который бы затягивал и нейтрализовывал всё вредное что там выделяется.

Знаешь что, по моему, проще сделать самостыкующиеся блоки.

Так сейчас и есть стыкующиеся блоки. В результате гирлянда бочек с кучей стыковочных узлов между ними.

[RadioactiveRainbow]

Скажу по секрету... Самое слабое место концепции - отнюдь не уплотнения. Точнее - не только уплотнения )

Если без скафандров, значит давление не ниже 0,3атм. Допустим, собирается "колбаса" диаметром 8 метров (меньше - не интересно =).
Осевое усилие за счет разности давлений составит 150 тонн (при 0,3 атм в "цехе").

Вам необходимо, не увеличивая существенно массу колбасы, надежно воспринимать это усилие и распределять по периметру поперечного сечения колбасы и аккуратно, с заданной скоростью, подавать.

Кроме того (ну, это очевидно) - по мере роста колбасы, то есть увеличения гермообъема, надо добавлять воздуха.

[Bell]

Я понял, Кенгуря - сын Громова/ооо/мара и как там его еще...
 :twisted:

[Lin]

IMHO в насовских планах такое было. В 60ых годах.
Источник сейчас не назову, пожалуй. Может быть и ошибаюсь.
Можно попробовать вот в этой книге поискать
http://epizodsspace.testpilot.ru/bibl/spaceage/spaceage_0.htm

[Lanista]

однако ен стоит забывать, что в космосе у нас не просто герметичные бочки болтаются, помимо корпуса есть еще теплоизоляция, кабеля внешнее покрытие и тд,
от простой металлической болванки толку мало...

[RadioactiveRainbow]

Это верно.
Однако, можно собирать такую структуру с гладкой внешней поверхностью, монтируя вообще все оборудование внутри.
Это, конечно, ухудшит внутреннюю планировку и уменьшит коэффициент использования объема... но все равно это вариант.

Кстати, можно удерживать в осевом направлении колбасу за элементы каркаса, уже после держателей покрывать обшивкий и уплотнять о гладную обшивку.
Но, знаете... я бы, если честно, зассал бы работать в таком цехе. Разрушение одного держателя, перекос конструкции, повреждение уплотнения - и привет. ))
Я бы лучше в скафандре ))

[pkl]

Не проще ли изготавливать отдельные блоки-секции-модули на Земле или в герметичном отсеке, а потом соединять болтами?

Проще вырубить в астероиде (на луне) герметичную пещеру и использовать в
качестве сборочного дока, материалы тоже использовать рядом пролетающие  :
P

Так выбранную породу и использовать для изготовления всего, что надо! Одна беда - нет у нас тут поблизости подходящего астероида.   Так что лучше, наверное, надувной ангар. Хотя, признаться, я не очень-то понимаю, для чего это нам вообще нужно? Не проще ли делать, как сейчас делают: изготавливать модули на Земле и стыковать их на орбите? Зачем нам этот геморрой? Причём опыт МКС показывает, что запускать модуль лучше всего в состоянии максимальной готовности. Согласен, нынешние модули несколько тесноваты. Ну так давайте сделаем РН на 100-200-450-500 т и будем запускать блоки размерности "Скайлэба", оснащённые всем необходимым на первые полтора года полёта, может, даже сразу с экипажем! Вот это серьёзный подход!

[ronatu]

A 3a4eM Bce eTo Hago korga y>ke ecTb HagyBHbIe OC? :shock:  :shock: