Устройство для эвакуации космонавтов на этапе старта космического корабля

Устройство относится к области космической техники, в частности к наземному оборудованию, обеспечивающему старт ракеты-носителя с космическим кораблем, и может быть использовано для эвакуации космонавтов со стартовой позиции при возникновении аварийных ситуаций.
Известны устройства для эвакуации космонавтов со стартовой позиции при возникновении аварийных ситуаций с ракетой-носителем. Система эвакуации для космических кораблей «Спейс шаттл» включает трос, прикрепленный одним концом к башне обслуживания, а другим концом - к защитному бункеру, и кабину-корзину, подвешенную к тросу, в которой при эвакуации размещаются космонавты (Система аварийного спасения. Космические аппараты. Шанс на спасение. Электронный ресурс: http://galspace.spb.ru/orbita/16.htm Дата обращения 31.05.2016.). Известен агрегат посадки и эвакуации, предназначен для обеспечения безопасности экипажа космического корабля «Буран»: для доставки космонавтов из специального защищенного сооружения, посадки их в космический корабль и экстренной эвакуации в случае аварийной ситуации (Металлические конструкции наземного оборудования, разработанные ЦНИИПСК им. Мельникова для космических стартов. Ларионов В.В., Молчанов А.А., Калашников. Промышленное и гражданское строительство, №10, 2005 г. Электронный ресурс: http://www.stako.ru/news/78/). Это - стационарное сооружение башенного типа высотой 69,8 м и поперечным сечением ствола 10×10 м, внутри которого проходят шахты лифтов, кабельный короб и лестничные марши. Агрегат имеет в своем составе специально оборудованные галереи для доставки и эвакуации космонавтов. Для экстренной эвакуации используется система, называемая "склиз", которая представляет из себя трубу из нержавеющей стали 2 метров в диаметре и с наклоном в 30°, заканчивающуюся в подземном бункере с гермодверями.
Недостатками данных устройств является то, что они не обеспечивают безопасность космонавтов на этапе спуска с башни обслуживания до входа в защитный бункер.
При подготовке к старту космического корабля космонавты доставляются на стартовую позицию и размещаются в кабине космического корабля. На этом этапе, до момента включения ракетной системы аварийного спасения, обеспечение безопасности космонавтов затруднено при возникновении аварийной ситуации с ракетой-носителем, наиболее опасной из которых является пожар. Известные способы эвакуации космонавтов не обеспечивают безопасность космонавтов при их нахождении на старте и при их перемещении от башни обслуживания в безопасную зону.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в расширении арсенала устройств для эвакуации космонавтов на этапе старта космического корабля, что позволит при создании конкретных средств обоснованно выбирать наиболее приемлемое решение. Технический результат от решения данной задачи заключается в повышении безопасности космонавтов на всех этапах эвакуации.
Данная задача достигается за счет того, что устройство для эвакуации космонавтов на этапе старта космического корабля включает башню обслуживания с технологическими площадками, самоходную защищенную капсулу с расположенными в ней креслами космонавтов и блоком управления, свободно подвешенную на узле подвеса капсулы, прикрепленном на конце поворотной колонны, установленной с возможностью поворота на 90° на узле поворота колонны, связанном с башней обслуживания, толкатель, установленный на технологической площадке башни обслуживания с возможностью взаимодействия исполнительным органом с поворотной колонной, механизм удержания с ограничительным тросом, связанным с поворотной колонной, при этом первый выход блока управления подключен к входам толкателя и механизма удержания, второй выход блока управления связан с узлом подвеса капсулы, а механизм удержания расположен на технологической площадке башни обслуживания.
Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фигуре, где изображено: башня 1 обслуживания, технологические площадки 2, самоходная защищенная капсула 3, блок управления 4, узел подвеса капсулы 5, поворотная колонна 6, узел поворота колонны 7, толкатель 8, механизм удержания 9, ограничительный трос 10.
Башня 1 обслуживания предназначена для обеспечения возможности проведения всех видов работ на стартовой позиции. Башня 1 представляет стационарное или мобильное сооружение башенного типа, внутри которого проходят шахты лифтов, кабельный короб и лестничные марши.
Технологические площадки 2 представляют собой горизонтальные площадки, расположенные на башне 1, предназначенные для размещения на них различного технологического оборудования.
Самоходная защищенная капсула 3 предназначена для размещения в ней космонавтов при их эвакуации из ракеты, находящейся на старте. Капсула должна содержать герметичную дверь для входа в нее и кресла по числу эвакуируемых космонавтов. Капсула оснащена двигательной установкой с ходовой частью для обеспечения возможности самостоятельного передвижения по земле и ухода из опасной зоны. Спасательная защищенная капсула может быть выполнена в виде колесного автомобиля с повышенным уровнем защиты экипажа от пожара и ударной волны объемного взрыва. В капсуле 3 установлен блок 4 управления.
Блок 4 управления предназначен для выдачи управляющих команд на срабатывание систем устройства при эвакуации космонавтов. Первый выход блока 4 подключен ко входам толкателя 8 и механизма удержания 9, второй выход блока 4 связан с узлом 5 подвеса капсулы.
Узел 5 подвеса капсулы предназначен для обеспечения механической связи капсулы 3 и поворотной колонны 6. Узел 5 устанавливается на колонну 6 с возможностью свободного вращения относительно оси крепления. По управляющей команде из блока 4 происходит отцепление капсулы 3 от узла 5.
Поворотная колонна 6 предназначена для увода самоходной защищенной капсулы 3 с башни 1 обслуживания на безопасное расстояние от стартового стола. Она может быть выполнена в виде ферменной конструкции или трубы. Нижний конец колонны 3 связан с узлом 7 поворота колонны. На верхнем конце колонны 6 размещен узел 5 подвеса капсулы.
Узел 7 поворота колонны предназначен для обеспечения возможности вращения колонны 6 относительно узла 7. Узел 7 может быть выполнен в виде шарикоподшипников, установленных с возможностью вращения на нижней опоре башни 1 обслуживания, а к оси, проходящей через шарикоподшипники, прикреплена колонна 6.
Толкатель 8 предназначен для отталкивания колонны 6 от башни 1 обслуживания для обеспечения эвакуации космонавтов. Толкатель 8 установлен на технологической площадке 2 башни 1 обслуживания с возможностью взаимодействия исполнительным органом с поворотной колонной. Толкатель 8 может быть выполнен в виде соленоида, выдвигающийся шток которого механически воздействует на колонну 6 и отклоняет ее от вертикали.
Механизм 9 удержания предназначен для обеспечения допустимой скорости движения колонны 6 при ее наклоне от башни 1 обслуживания. Механизм 9 может быть выполнен в виде фрикционной муфты, обеспечивающей различные усилия при различных скоростях движения. Механизм 9 удержания расположен на технологической площадке 2 башни 1 обслуживания.
Ограничительный трос 10 предназначен для обеспечения механической связи механизма 9 и колонны 6.
Функционирование разработанного устройства осуществляется следующим образом.
При запуске ракеты башня 1 обслуживания находится возле запускаемой ракеты. В исходном состоянии поворотная колонна 6, установленная на узле 7 поворота колонны, находится в вертикальном положении. Колонна 6 через ограничительный трос 10 связана с механизмом 9 удержания. К узлу 5 подвеса капсулы механически прикреплена самоходная защищенная капсула 3, которая расположена на технологической площадке 2 башни 1 обслуживания. Толкатель 8 механически прикреплен к технологической площадке 2 башни 1 и своим исполнительным органом касается поворотной колонны 6. При возникновении аварийной ситуации, требующей эвакуации космонавтов, космонавты по технологической площадке переходят к самоходной защищенной капсуле 3, заходят в нее через имеющиеся двери капсулы и занимают места в креслах. Космонавты из капсулы 3 через блок 4 управления подают управляющий сигнал на срабатывание толкателя 8, который своим исполнительным органом воздействует на колонну 6 и отклоняет ее от вертикали. При отклонении колонны 6 возникает составляющая силы тяжести, которая обеспечивает вращение колонны 6 относительно узла 7 поворота колонны. Отклоняясь, колонна 6 смещает спасательную капсулу 3 с технологической площадки 2, и она свободно повисает на узле 5 подвеса капсулы. Под действием силы тяжести колонна 6 поворачивается на узле 7, при этом скорость разворота ограничивается механизмом 9 удержания через ограничительный трос 10. При развороте колонны 3 капсула удаляется из опасной аварийной зоны, а так как космонавты находятся в защищенной капсуле 3, то этими мерами обеспечивается безопасность космонавтов при эвакуации. При наклоне колонны на 90° капсула 3 касается земли и встает на свое шасси. Космонавты с капсулы 3 через блок 4 управления отсоединяют капсулу 3 от узла 5 подвеса, и далее капсула 3, используя имеющиеся шасси и двигательную установку, самостоятельно удаляется от стартовой позиции ракеты. Безопасная зона удаления может составлять 500 м.
Таким образом, в процессе функционирования устройства обеспечивается безопасная эвакуация космонавтов из зоны возникшей опасной ситуации. При эвакуации космонавты находятся в защищенной капсуле, обеспечивающей защиту от угрожающих внешних факторов: от огня или ударной волны от взрыва.
Устройство позволяет осуществлять экстренную эвакуацию космонавтов, находящихся на стартовой позиции ракеты-носителя, при возникновении аварийной ситуации, угрожающей жизни космонавтов, что расширяет арсенал устройств, применяемых для эвакуации космонавтов на этапе старта космического корабля.