Спасательная капсула для космоса

Спасательные капсулы для пассажиров МКК «Шаттл»

При проектировании МКК «Шаттл», разрабатывались средства и методы спасения членов экипажа в случае аварии на орбите. Эти средства должны были обеспечить безопасный переход с борта потерпевшего аварию космического корабля (далее КК), на борт КК, выполняющего операцию по спасению.

НАСА рассматривало несколько проектов от легких по весу скафандров, до капсул сферической формы.

Варианты индивидуальных систем (капсул) спасения программы «Шаттл», предусматривающие переход через космос .

В результате была разработана индивидуальная система спасения (PRS), представляющая собой несложную оболочку, находясь в которой, член экипажа являлся полностью пассивным т.к. при спасении, члены экипажа находящиеся в капсулах, не должны были выполнять никаких операций.

Эвакуация капсул предполагалась одетыми в скафандр членами экипажа, подготовленными к работе в открытом космосе.

Примечание: КК «Шаттл» снабжался только двумя штатными скафандрами для выхода в открытый космос и двумя установками для передвижения и маневрирования в космосе MMU.

Индивидуальная спасательная капсула PRS

2 – Защитная плата;

3 – Жилет водяного охлаждения;

4 – Портативная кислородная система.

Система PRS состояла из следующих элементов:

1- Сфера, сферическая надувная капсула диаметром 86 см с иллюминатором.

2- Регенеративная кислородная система – полузамкнутая портативная система жизнеобеспечения (далее СОЖ).

3- Подсистемы, в том числе:

— костюм жидкостного охлаждения в виде жилета

(о принципе работы костюма водяного охлаждения можно узнать перейдя по ссылке на статью – кликай здесь).

-соединительный фал (охлаждение, поддув, связь) и привязной трос.

Сферическая капсула включала внешний теплозащитный слой из белой ткани с необходимыми оптическими характеристиками и с многослойной изоляцией из алюминизарованного майлара с прокладками из нетканого дакраона; внутренний абразивный слой предотвращал возможность повреждения гермооболочки; силовая оболочка служила для защиты гермослоя, а внутренняя подкладка использовалась больше для удобства и комфорта астронавта.

Капсула имела молнию входа/выхода, иллюминатор и гермоввод для подачи кислорода, охлаждающей жидкости и средств связи.

Индивидуальная регенеративная система программы «Шаттл»

2-Дфхательный обратный клапан.

4-Блок поглощения тепла.

6-Экономайзер (дыхательный мешок).

Основные подсистемы индивидуальной капсулы спасения PRS включали костюм водяного охлаждения (КВО) и соединительный фал – привязной трос. Соединительный фал содержал средства связи и обеспечивал поступление О2 и охлаждающей жидкости в КВО, имелся так же привязной трос.

Охлаждающая жидкость от бортовой СОЖ поступала в КВО (жилет) и обеспечивала сохранение теплового баланса члена экипажа. Кислород в систему поступал с борта орбитального корабля, либо ранцевой системы СОЖ астронавта-спасателя. Связь по провода поддерживалась только тогда, когда блок PRS находился внутри орбитального корабля.

Масса гермооболочки составлял 8,7 кг, а вместе с системой СОЖ, фалом, жилетом и т.п. 19,2 кг без учета астронавта.

Рабочее давление в надутой гермооболочке могло поддерживаться в диапазоне 0,27-0,56 кгс/см2. В качестве основного режима рекомендовался 0,35кгс/см2.

Спасение при помощи установки передвижения и маневрирования в открытом космосе MMU

Один из вариантов спасения членов экипажа предусматривал использование установки MMU , более подробно о самой установке можно прочитать в отдельной статье (кликать здесь). Расстояние между неисправным КК и спасательным «Орбаитером» приблизительно составляло 91 м. Находящийся в открытом космосе член экипажа «Орбаитер» должен был пролететь на MMU 91м. до неисправного КК, вынуть капсулу в виде сферы из воздушного шлюза, прикрепить ее к MMU через жесткую конструкцию к поручням MMU и доставить в воздушный шлюз «Орбаитера». В зависимости от массы тела человека (мужчина/женщина), MMU могла брать на буксир от 1 до 2х капсул.

В продолжение темы проведения спасательных операций на борту МКК «Шаттл», в среднесрочной перспективе планируется публикации статьи на тему видов эвакуации экипажа аварийного корабля (при помощи стыковки 2х КК, с выходом в открытый космос через воздушный шлюз, так и через люк в кабине КК, а так же, с помощью манипуляторов, или по натянутому между двумя КК тросу).

Источник

Спасательная капсула

Спасательные капсулы , иногда избежать капсул , является спасательным оборудованием и могут быть частью аварийного оборудования транспортного средства или среды обитания быть. Он запирает пассажиров во время эвакуации и защищает их от внешних условий. Это может быть принципиально враждебная среда, например, под водой или в космосе. Однако он также может возникнуть из-за побочных эффектов событий, которые требуют эвакуации, например из-за дыма, летающих обломков или пожара после аварий или военных действий.

Отличие от других спасательных средств

В их функции , жизнь капсулы имеют общие перекрывается с другой спасительной жизни оборудования , таких как скафандры , шлюпок или спасательных плотов или плотов .

Основная задача спасательных капсул — защитить людей от окружающей среды, по крайней мере, на этапе эвакуации, когда они вывозятся из зоны непосредственной опасности. Таким образом, в отличие от убежища , спасательную капсулу можно перемещать , но она не обязательно должна иметь собственный привод. Устройства катапультирования и катапультирования носителя или внешние вспомогательные средства могут использоваться для освобождения спасательных капсул или для их перемещения из опасной зоны. В качестве альтернативы капсула имеет собственный привод для эвакуации.

Термин «спасательная капсула» применяется в средах, в которых люди не могут действовать или даже выжить без технических средств, таких как аэронавтика или подводные технологии. В морской среде «над водой», с другой стороны, используются спасательные средства, которые имеют долгую историю развития и давние традиции терминологии в виде спасательных шлюпок, спасательных плотов и спасательных плотов. Понятие спасательной капсулы также используется там, но этот термин используется только для нескольких очень специально разработанных устройств и устройств или для абстрактного функционального принципа. Например, спасательные шлюпки и шлюпки по определению не изолируют находящихся в них людей от окружающей среды, но многие современные спасательные средства также соответствуют этому критерию благодаря своей закрытой конструкции.

В особенности спасательные шлюпки свободного падения соответствуют очень широкой концепции спасательной капсулы и сочетают ее со спасательной шлюпкой. После того, как сиденья заняты и все пристегнуты, срабатывает механизм разблокировки. Затем полностью закрытая лодка соскальзывает с рампы, падает в воду и под действием своего импульса вылетает из непосредственной близости от владельца. Затем он может управлять эвакуационным пунктом с помощью своего привода. С другой стороны, простые частично открытые спасательные шлюпки должны быть задействованы экипажем и вспомогательными устройствами ( шлюпбалками ) и должны активно маневрировать за пределы опасной зоны.

Костюмы выживания также включают их владельца. Однако обычно их назначают в области защитной одежды или средств индивидуальной защиты . То же самое относится и к давлению и скафандрам в аэронавтике.

Капюшон (противопожарный) закрывается наполовину вокруг шеи человека, которого нужно спасти или убегать, с помощью шнура или резинки. При подключении ко второму регулятору пожарного, воздух для дыхания подается при низком отрицательном давлении на вдохе. Дополнительно или альтернативно, убегающий человек вдыхает через фильтр гопкалита , который окисляет CO до CO _2, пока кислород все еще присутствует. Спасательный капюшон закрывает голову и вместе с зажимом для носа защищает дыхательную систему и глаза. Борода, волосы (должны быть связаны с помощью резинки для волос), очки или слуховой аппарат и шляпа совместимы с капюшоном для спасения.

Защитная функция

В зависимости от окружающей среды спасательные капсулы спроектированы таким образом, чтобы полностью или в максимальной степени защищать от различных внешних воздействий:

Вакуум / отрицательное давление, например Б. в аэрокосмической промышленности
Избыточное давление, например Б. Давление подводной воды
Огонь и дым, например Б. при несчастных случаях или военных действиях
Механическая защита от щебня
Давление ветра (например, авиация)
Тепло / холод

авиация

Спасательные капсулы в авиации существуют или существовали как дальнейшее развитие катапультного кресла . Они встречаются практически исключительно в военном секторе. В зависимости от системы, члены экипажа индивидуально запираются на своих сиденьях в капсуле непосредственно перед эвакуацией и выбрасываются из самолета с использованием процедуры катапультирования, либо кабина экипажа, включая экипаж, отделяется от самолета и переносится на безопасное расстояние для раскрытие парашютов с помощью ракетного топлива.

Также неоднократно высказывались предложения спроектировать всю кабину как аварийную капсулу в большом пассажирском самолете и приземлить ее с парашютами в случае аварии. Эта концепция не смогла превалировать, потому что, помимо дополнительных усилий, можно охватить лишь очень небольшую часть наиболее вероятных сценариев чрезвычайных ситуаций. Тем не менее, общие системы спасательных были доведены до коммерческой зрелости , который может с парашютом меньшего самолета на землю после того, как бортовая аварии.

Парашюты для спасательных капсул в военных системах прямо перечислены в отчете об экспорте оружия и подлежат экспортному контролю в Германии .

Съемные кабины

DFS 54 : 6 августа 1939 года два пилота планеристов поднялись на очень большую высоту над Вассеркуппе в Германии и попали там под град. Один самолет разбился насмерть, другой выжил и получил ранения. Затем Феликс Крахт и его коллеги из Немецкого научно-исследовательского института полетов на планере (DFS) разработали съемную кабину с герметичной кабиной для DFS 54 , из которой пилот должен быть выброшен на безопасную высоту с помощью затвора со сжатым воздухом. ДФС 54 из-за войны был построен только на 80%, но такая конструкция спасла жизнь летчику ОКБ-2346.
Heinkel He 176 : носовая часть этого немецкого ракетного самолета 1939 года могла быть выброшена в качестве спасательной капсулы. Однако затем пилоту пришлось освободиться, чтобы прыгнуть с парашютом.
DFS 228 : немецкий высотный разведывательный самолет с ракетным двигателем с 1944 года. У него была съемная кабина с герметичной кабиной DFS 54 с парашютом, из которой пилот должен был катапультироваться на меньшей высоте с его личным парашютом.
ДФС 346 / ОКБ-2 346 : проект ракетного самолета начат в Германии и продолжен в Советском Союзе. И здесь съемная гермокабина с лежащим в ней летчиком была дальнейшим развитием кабины ДФС-54. Спасательная капсула успешно использовалась в Советском Союзе и спасла (немецкого) пилота Вольфганга Цизе в 1951 году.
Miles M.52 : британский проект сверхзвукового ракетного самолета (1942-45) со съемной кабиной без парашюта, из которой летчик должен выходить с личным парашютом.
Bell X-2 : сверхзвуковой ракетный самолет. Спасательная капсула имела только небольшой тормозной парашют . Пилот погиб во время его использования в 1956 году. Он ударился о землю капсулой, потому что не смог выйти из капсулы и раскрыть свой парашют после того, как он был отсоединен. Ранее в этом полете он был первым человеком — хотя и не признанным официальным рекордом — достигшим 3 Маха .
Сухой Су-17 (1949 г.) : этот советский реактивный истребитель 1949 г., который никогда не летал, имел катапультное сиденье и кабину с парашютом. Опытный образец был уничтожен при попытке обстрела.
Heinkel He 031 : немецкий перехватчик конца 1950-х годов.
В 60-е годы для вертолетов также испытывались спасательные капсулы в виде взрывоопасных кабин. ВМС США изучили аварии с 1952 по 62 год и поняли, что большинство пилотов можно спасти с помощью системы спасения, которая работает в полете. Naval Weapons Laboratory (ныне Военно — морской поверхности Warfare Center Дальгрен Отдел ) в Вирджинии / США тогда было поручено провести технико — экономическое обоснование. На модели вертолета типа Piasecki UH-25B была разработана спасательная капсульная система. Он состоял из сложной системы пиротехнических взрывателей и детонирующих шнуров, а также комплектов ракет и парашютов, которыми впоследствии оснащались . Сначала были оторваны лопасти несущего винта, а кабина и кабельные соединения разъединены с помощью детонирующих шнуров. Задняя часть фюзеляжа была оторвана ракетными установками. Вскоре после этого четыре парашюта были выброшены из контейнеров, а круглые заглушки открыты с помощью пиротехнических устройств («сверхбыстрое раскрытие»). Все это было испытано в ходе частичных испытаний, с 31 марта 1966 года, а затем также на дистанционно управляемых летающих вертолетах в воздухе в различных условиях. Испытания прошли успешно, и было обнаружено, что процедура в принципе возможна на высотах более 30 м (100 футов). Результаты были задокументированы в фильме, который теперь также находится в открытом доступе. О дальнейшей реализации этих результатов ничего не известно. Лишь немногие российские боевые вертолеты имеют даже систему спасения в виде съемных лопастей несущего винта и обычных катапультных кресел.
General Dynamics F-111 : истребитель США (1964-2010), также использовавшийся ВВС Австралии и Великобритании, мог взорвать всю кабину в качестве спасательной капсулы стоя, чтобы приземлиться на парашютах. Одна из действительно используемых спасательных капсул хранится в Музее авиации Дамфрис и Галлоуэй / Шотландия. Во время низкого полета 5 ноября 1975 года окно кабины самолета было разрушено птицей. Пилот получил травму. Однако оба члена экипажа выжили после последовавшего аварийного выхода. Самолет упал в море. Бывают и другие несчастные случаи этого типа, связанные с использованием спасательной капсулы.
Первые три бомбардировщика Rockwell B-1A имели спасательную капсулу, аналогичную F-111, но с четырьмя сиденьями. Когда вторая машина разбилась 29 августа 1984 года во время испытательного полета, погиб пилот. Его сиденье было сорвано с опор при ударе. Двое других членов экипажа в капсуле выжили и получили серьезные травмы. Капсула сорвалась, но парашют не выдержал. Дополнительные надувные воздушные подушки не могли развить свое действие из-за угла удара. B-1B оснащался обычными катапультными креслами.

Немецкая спасательная капсульная система DFS 346 (1940-е гг.)

использованная спасательная капсула F-111 в музее

B-1A в музее с выделенным контуром спасательной капсулы

Б-1А на виде сбоку видна спасательная капсула

Спасательные капсулы для катапультных сидений

Развитие происходило в ходе использования ядерных бомбардировщиков во время холодной войны , которые могли постоянно развивать в несколько раз скорость звука . С этой системой были переданы два типа самолетов США. В конечном итоге, однако, преобладали обычные эжекторные сиденья, которые также позволяют выходить на сверхзвуковой скорости. Защитную функцию при выходе выполняют скафандр и каска.

Атомный несущий сверхзвуковой бомбардировщик Convair B-58 Hustler из ВВС США был введен в эксплуатацию в 1960 году и был спасательная капсула выталкивания места для трех серий укоренившихся членов экипажа. Было построено 116 машин. 25 из них погибли в результате несчастных случаев, некоторые из них также использовались спасательными капсулами.

Североамериканский XB-70 Valkyrie был ВВС США сверхзвуковой бомбардировщик проект , который первым полетел в 1964 году и произвел два прототипа. После столкновения прототипа с другим самолетом во время полёта с формированием фотографии пилот Элвин Уайт смог застрелиться из спасательной капсулы. Однако он получил травмы, когда она была заблокирована в спасательной капсуле, и когда она упала на землю. Второй пилот Джо Коттон погиб в самолете. Не удалось уточнить, не сработал ли аварийный выход или произошла неисправность.

Два американских проекта перехватчиков XF-103 и XF-108 1950-х годов имели общие компоненты. Это также включало спасательные капсулы для пилотов, которые можно было катапультировать вниз.

Капсула В-58 открытая

Капсула В-58 закрытая

Спасательная капсула B-58 выброшена

XF-103 с капсулой под фюзеляжем

Космическое путешествие

В космических путешествиях аварии при запуске и аварии в космосе — это сценарии, в которых спасательные капсулы предлагают себя в качестве варианта эвакуации. Вот почему отсек космического корабля с кабиной или так называемая космическая капсула , которая также выполняет функцию возвратного модуля, также спроектирована с возможностью отсоединения при прерванном запуске и оснащена спасательными ракетами или аварийными двигателями.

До сих пор космические корабли, соединенные с космическими станциями, также выполняли функцию спасательных шлюпок. На станциях всегда должно быть достаточно места для всех членов экипажа. Термин Crew Return Vehicle (CRV) (первоначально также Assured Crew Return Vehicle — ACRV ) зарекомендовал себя для этих космических кораблей, которые находятся в готовности к эвакуации . Это восходит к концепциям и разработкам спасательных капсул для предшественников Международной космической станции (МКС). Кроме того, практически с самого начала космических путешествий было много идей, концепций, а также конкретных разработок для космических спасательных капсул. Помимо защиты космических путешественников от враждебных условий в космосе, часто предоставлялась возможность вернуться на Землю. Однако в боевую готовность дошла лишь небольшая часть.

Подборка некоторых проектов спасательных капсул:
- MOOSE (сокращенно от слова « человек из космоса — проще всего» ), складная возвращаемая капсула 1960-х годов, в которой должен быть намылен космонавт в его скафандре. Пенополиуретан также служил в качестве тепловой защиты на повторном входе в качестве амортизатора ударов и спасательный плот.
- Спутниковый спасательный плот , концепция стационарной капсулы для спуска одного человека с теплозащитным экраном и парашютом.
- Спутниковая спасательная лодка , концепция стационарной многоцелевой возвращаемой капсулы с теплозащитным экраном и парашютом.
- Концепция EGRESS от Мартина Мариетты основана на уже проверенной спасательной капсуле бомбардировщика Convair B-58, тип катапультируемого кресла. Кроме того, он был оснащен катапультируемыми двигателями ориентации, тормозными ракетами и теплозащитным экраном для входа в атмосферу. Система должна весить 370 кг.
- Спасательный мяч, Personal Rescue Enclosure , был разработан для космического корабля многоразового использования в 1970-х годах . Шаттлы не могли состыковаться друг с другом. В случае аварии экипаж должен был быть эвакуирован на спасательный шаттл через открытый космос. Спасательный мяч , сравнимый с надувным пляжным мячом диаметром 86 см , предназначался для того, чтобы снабдить космического путешественника дыхательным аппаратом замкнутого цикла, а затем — при поддержке космических путешественников в скафандрах — доставить его к спасательному шаттлу. Однако для космических полетов его так и не взяли. Вместо этого была запланирована эвакуация в скафандрах в нескольких проходах, таких как Б. предназначен для СТС-400 .
- В истории разработки французско-европейского космического планера Hermes временами — в конце 1980-х — предусматривалась аварийная капсула в виде отделяемой кабины, как описано в разделе «Авиация».
- ACRV ( гарантированное возвращение экипажа транспортного средство , немецкая , как: бодрствование-застрахованного занятие возвратного транспортное средство ) была общий термином для развития спасательных шлюпок и транспортных средств НАСА (1989) и ЕКА (1992) для МКС или его концепции предшественников. Исследования были прекращены в 1994 г. ЕКА в пользу X-38 (см. Ниже). Тем не менее, результаты были использованы в Демонстраторе атмосферного входа в атмосферу (испытательный полет 1998 г.).
- Космическая станция Альфа шлюпка была получена из космического корабля советской Зари (не следует путать с модулем МКС с таким же названием ) от Energija ок. 1985-1989 на то планируемого международного космической станции Альфа . И космический корабль «Заря», преемник «Союза», и спасательная капсула не были реализованы.
- К 2002 году космический планерNASA X-38 был доведен до стадии прототипа. Он был разработан как чисто эвакуационный космический корабль. Его задача заключалась в том, чтобы при необходимости автоматически и безопасно доставить раненых и тем самым ограниченных космических путешественников с космической станции на Землю.
- Спасательные капсулы и корзины спасательной канатной дороги были доступны для космонавтов и техников космического корабля не в космосе, а на стартовой вышке . Они отвезли своих пассажиров в бункер, где стоял бронетранспортер.

Спасательная капсула для космоса

Спасательные капсулы для пассажиров МКК «Шаттл»

Спасательная капсула

Оглавление

Отличие от других спасательных средств

Защитная функция

авиация

Съемные кабины

Спасательные капсулы для катапультных сидений

Космическое путешествие

Судоходство и морское машиностроение

Наземные перевозки и технологии

История морской спасательной капсулы