УСТРОЙСТВО ГЕРМЕТИЗАЦИИ ЛЮКОВ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ
SPACECRAFT HATCH SEALING DEVICE AND METHOD OF ITS OPERATION

Изобретение относится к космической технике, а именно к средствам обеспечения герметичности космических объектов.
В космической технике известно применение резиновых уплотнителей разъемных соединений, как то: фланцев, проходных электроразъемов, клапанов, иллюминаторов, стыковочных устройств (патент РФ №6249517 МПК 7: B64G, 1/64), люков между отсеками, модулями, люков шлюзовых отсеков, через которые осуществляется выход экипажа в открытое космическое пространство. Это кольцевые прокладки прямоугольного, круглого или фигурного сечения, например патент РФ №2428612 МПК 7: F16J 13/16.
Для обеспечения надежности уплотнение выполняется дублированным в виде двух кольцевых концентрических прокладок с обжатием по торцам контактной металлической поверхностью крышки люка [1] (прототип).
Прототип способа не выявлен.
Из практики космических полетов следует, что не исключено ухудшение эксплуатационных свойств такого типа уплотнений по следующим причинам:
- механические повреждения и загрязнения как резиновых прокладок, так и металлической контактной поверхности, в том числе при проходе космонавтов и проносе оборудования через люки;
- воздействие условий космического пространства (температура, вакуум, различные виды излучений) на материал прокладок;
- повреждение резиновых прокладок вследствие адгезии после длительного пребывания в обжатом состоянии;
- снижение и недостаточность сил обжатия прокладок ввиду деформации конструкции под воздействием внешних сил.
Под воздействием любой из указанных причин может произойти снижение или утрата герметизирующих свойств прокладок по периметру люка, иллюминатора в структуре люка или разрушение его остекления, в результате чего наступит превышение допустимого уровня утечек или полная потеря герметичности объекта.
Очевидно, что особое значение приобретает потеря герметичности выходного люка шлюзового отсека при обратном шлюзовании после завершения экипажем внекорабельной деятельности. Такая нештатная ситуация определяется как катастрофическая и ведет к гибели экипажа, так как средств спасения нет.
Известен эпизод, имевший место на орбитальном комплексе «Мир», когда при нештатном (по ошибке экипажа) открытии крышки выходного люка шлюзового специального отсека (ШСО) модуля «Квант-2» произошел перекос петель подвески крышки, вследствие чего герметичность люка была утрачена. Однако в составе модуля «Квант-2» имелся смежный, изолированный от других, отсек, который можно было разгерметизировать и использовать в качестве резервного. В данном эпизоде экипаж успел перейти в этот отсек и выполнить повторно обратное шлюзование. Но при этом шлюзовой отсек остается разгерметизированным, ставиться под вопрос или чрезвычайно усложняется задача осуществления последующих выходов в открытое пространство, значительно увеличиваются непродуктивные затраты времени и энерготраты космонавтов. Такого типа ситуация рассматривается как критическая и исход ее определяется располагаемым временем обеспечения жизнедеятельности космонавтов, то есть ресурсами скафандра.
В случае отсутствия запасов времени и ресурсов скафандра для перехода в резервный отсек для повторного шлюзования ситуация также определяется как катастрофическая.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение аварийной герметизации люков космических объектов силами экипажа при выходе из строя штатных средств герметизации, и, как следствие, спасение жизни космонавтов, а также продолжение программы полета.
Технический результат достигается тем, что средство герметизации выполнено в виде герметичного рукава из эластичного газонепроницаемого материала, который герметично присоединен по периметру к жесткой обечайке посредством клея-герметика, при этом жесткая обечайка герметично установлена концентрично относительно люка на корпусе внутри космического объекта, на обрезе герметичного рукава прикреплен элемент фиксации, а в исходном состоянии герметичный рукав уложен на жесткой обечайке в виде кольцевой скатки и закреплен бандажом.
Способ эксплуатации устройства заключается в следующем: космонавты, находящиеся в шлюзовом отсеке, снимают бандаж, удерживающий скатку герметичного рукава на жесткой обечайке, разворачивают герметичный рукав, собирают его в жгут-скрутку, бандажируют и завязывают элементом фиксации, затем производят наддув шлюзового отсека по штатной циклограмме обратного шлюзования, вследствие чего герметичный рукав прижимается давлением наддува к внутренней стороне крышки люка, которая воспринимает нагрузку от давления в отсеке, в результате чего исключается нагрузка на герметичный рукав.
На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства в исходном состоянии, когда герметичный рукав сформирован в виде кольцевой скатки на жесткой обечайке.
На фиг.2 показано промежуточное развернутое состояние герметичного рукава.
На фиг.3 показан герметичный рукав в состоянии со сформированным жгутом-скруткой.
На фиг.4 показано предлагаемое устройство в рабочем положении.
На чертежах:
1 - жесткая обечайка;
2 - корпус космического объекта;
3 - герметичный рукав;
4 - клей-герметик;
5 - бандаж;
6 - элемент фиксации;
7 - прокладка;
8 - контактная поверхность крышки люка;
9 - иллюминатор со стеклом;
10 - крышка люка.
Жесткая обечайка 1 герметично закреплена, например приварена, внутри к корпусу космического объекта 2 концентрично относительно люка. К жесткой обечайке 1 по периметру герметично присоединен герметичный рукав 3 из эластичного газонепроницаемого материала, например, прорезиненной ткани 415 ТУ-115 1176-87, посредством клея-герметика 4, например, клея СВ-1 ТУ-38305-8-316-92.
Герметичный рукав 3 сформирован в виде кольцевой скатки, уложен на жесткой обечайке 1 и закреплен бандажом 5, например, резиновым кольцом. Штатные прокладки 7, например резиновые, обжаты контактной поверхностью крышки люка 8, в которую встроен иллюминатор со стеклом 9.
Устройство используется следующим способом. При установлении факта негерметичности люка космонавты, находящиеся в шлюзовом отсеке, снимают бандаж 5 (фиг.1), разворачивают герметичный рукав 3 (фиг.2), собирают и скручивают его в жгут-скрутку (фиг.3), бандажируют и завязывают последний элементом фиксации 6, например шнуром ШХБ хлопчатобумажным (фиг.3). Далее производится наддув отсека по штатной циклограмме обратного шлюзования. По мере возрастания давления наддува герметичный рукав 3 со жгутом-скруткой прижимается к внутренней стороне крышки люка 10 (фиг.4), которая и воспринимает давление атмосферы в отсеке, в результате чего исключается нагрузка на герметичный рукав 3.
Свойства эластичного материала с высокой газонепроницаемостью, клея-герметика, герметичность сварного шва, плотное прилегание слоев материала герметичного рукава в жгуте-скрутке обеспечивает герметичность всего устройства. Как следствие, выполнена герметизация отсека, произведен штатный наддув отсека, то есть обеспечено спасение жизни экипажа и дальнейшее выполнение программы полета.
Действия при осуществлении указанного способа доступны для выполнения космонавтом в скафандре под избыточным давлением в условиях вакуума, что следует из опыта реализации операций внекорабельной деятельности.