АПАС СТАРТУЕТ
АПАС СТАРТУЕТ
Итак, в результате первой встречи наметили основные черты стыковочного устройства будущих кораблей и станций. Следующий шаг — детализация этих требований и разработка принципиальной схемы нового устройства. Необходимо было кроме того решить, каким образом обеспечить совместимость, что подлежало согласованию между партнерами.
В начале 1971 года состоялись встречи руководителей АН СССР и НАСА, в результате которых вся работа по созданию совместимых средств стала приобретать более конкретные формы.
В июне того же года на встрече в Хьюстоне обсуждались и согласовывались детальные требования к новому стыковочному устройству, руководствуясь которыми обе стороны к октябрю представили свои варианты принципиальных схем. Постепенно вырабатывались согласованные требования, складывалась общая терминология и все больше было технического взаимопонимания. Представленные проекты, хотя и различались во многих существенных деталях, содержали уже такие положения, которые позволили довольно быстро выработать общую схему.
Выяснилось, что обе стороны согласны с тем, что, во–первых, будет четкое функциональное разделение стыковочного агрегата на стыковочный механизм и стыковочный шпангоут с его замками жесткой стыковки, во–вторых, стыковочный механизм будет иметь основной рабочий элемент в виде кольца с несколькими направляющими выступами, расположенного на подвижных штангах для амортизации соударения кораблей, втягивания и выдвижения кольца. Кроме того, перевод из пассивного состояния в активное и мы и американцы предполагали осуществлять выдвижением кольца из втянутого в переднее положение.
Различались проекты числом направляющих выступов и пар штанг (три — в советском проекте и четыре — в американском), расположением защелок, конструкцией замков стыковочного шпангоута и рядом менее существенных деталей. В советском проекте, естественно, предполагалось использовать стыковочный шпангоут, конструктивно подобный существовавшему в устройстве космической системы «Союз—Салют».
После обмена докладами и обсуждений представитель американской стороны заявил, что можно принять советский проект принципиальной схемы за основу для дальнейшей разработки. Подписанное соглашение этой встречи зафиксировало принятие многих советских предложений. Был использован и ряд деталей американского проекта, например, схема защелок кольца с направляющими и уплотнения стыка и электроразъемы.
Надо подчеркнуть, что утверждение общей схемы вовсе не означало полного копирования в последующем принципа действия стыковочных агрегатов. Оговоренное еще на первой встрече 1970 года и подтвержденное на июньской встрече 1971 года в Хьюстоне решение о том, что каждая сторона полностью проектирует и изготавливает свои стыковочные агрегаты, а совместимость их достигается согласованием минимального числа параметров и только взаимодействующих между собой деталей и элементов, оставляло большую свободу поиска.
Здесь уместно остановиться на некоторых особенностях советской и американской школ конструирования стыковочных устройств. Первое существенное различие, которое сразу бросается в глаза, заключается в том, что американцы применяют гидравлику, а мы — электромеханику в демпферах (приспособлениях для поглощения энергии при соударении и гашения механических колебаний). Каждый из этих способов демпфирования имеет свои преимущества и недостатки. И все же использование электромеханики еще в самых первых модификациях стыковочных механизмов кораблей «Союз» было довольно смелым новаторством, которое по мере развития техники стыковки раскрывало свои преимущества. Недаром на осенней встрече 1971 года один из американских специалистов сказал, что они, возможно, тоже применили бы электромеханику, но из?за отсутствия разработанной технологии просто не успевают это сделать в заданный срок.
Любопытно, что два года спустя, уже, по существу, закончив работу над своим «гидравлическим АПАСом, НАСА заключило контракт с одной из фирм на создание экспериментального чисто электромеханического стыковочного механизма.
Гидравлика и электромеханика диктуют выбор существенно разных элементов кинематики, в первую очередь поэтому наши агрегаты так же похожи друг на друга. Но для специалистов более важно принципиальное построение всей амортизационно–приводной схемы стыковочного механизма.
В прежних своих механизмах американцы применили независимые амортизаторы. Такая схема параллельной работы амортизаторов и привода была фактически перенесена на АПАС для корабля «Аполлон».
В старых стыковочных механизмах «Союза» амортизаторы и привод соединены последовательно. Эта идея принципиально перенесена и на АПАС «Союза».
Так и пошла дальше работа двумя во многом различными путями в соответствии с особенностями советской и американской школ конструирования стыковочных устройств. Начали создавать две разные конструкции на основе одной общей идеи для достижения одной цели, выполняя согласованные требования. Как две спортивные команды, бригады космических специалистов СССР и США, одновременно взяв старт, начали настоящую гонку. Иного слова и не подберешь чтобы охарактеризовать ход и объем выполненных за такие короткие сроки работ. Судите сами. На создание менее сложных стыковочных устройств для предыдущих, и советских, и американских, космических проектов затрачивалось в полтора–два раза больше времени. При этом не требовались многочисленные согласования и совместные испытания.
Словом, это была беспрецедентная работа.
Наступил 1972 год. В КБ и лабораториях полным ходом шла разработка конструкции будущего АПАСа, когда в США поехала небольшая группа наших инженеров для того, чтобы создать первые совместные чертежи.
Будущий агрегат насчитывал около 1500 оригинальных деталей и сборок. Приблизительно столько же требовалось чертежей. У советского и американского стыковочных агрегатов не было ни одной одинаковой детали. И тем не менее существовало четыре чертежа, выполнить которые обязаны были обе страны. Это — своеобразный межгосударственный стандарт на стыковочное устройство, нарушение которого по общей договоренности не допускалось.
Такие чертежи появились после апрельской встречи рабочей группы в Хьюстоне в 1972 году. Здесь мы впервые познакомились со специалистами фирмы «Рокуэлл Интернэшнл» (в то время еще «Норт Америкэн Рокуэлл»), с которыми нам пришлось тесно сотрудничать все последующие годы. Дело в том, что эта фирма была основным подрядчиком НАСА по советско–американскому проекту. Кроме ранее изготовленных командного и служебного модулей, конструкторы фирмы спроектировали, а на ее заводе изготовили стыковочный модуль и стыковочный агрегат.
Полученные чертежи «интерфейса», то есть взаимодействующих элементов стыковочного устройства, позволяли начать изготовление моделей, готовить выпуск документации по полномасштабным конструкциям и вести подготовку к первым совместным испытаниям.
В мае было подписано соглашение между правительствами СССР и США о сотрудничестве в деле освоения и исследования космического пространства. Это заставило нас еще больше прочувствовать всю меру той ответственности, которую мы несли за сроки и качество работы.
Сюрприз ждал нас в Хьюстоне. Когда в июле 1972 года мы там снова появились, нам продемонстрировали готовые масштабные модели стыковочных агрегатов. Наши же модели еще находились в работе. Но коль речь зашла о сроках изготовления, справедливости ради нужно отметить, что наши модели намного полнее и точнее воспроизводили будущие полномасштабные конструкции, поэтому были и более сложными, и более трудоемкими в изготовлении. Тем не менее пришлось, возвратившись в Москву, принимать соответствующие меры, хотя согласованные сроки были еще далеки. На всех последующих этапах и многочисленных промежуточных финишах мы уже никогда не отставали от наших партнеров при подготовке оборудования или документации, больше того, иногда оказывались даже впереди.
Наши масштабные модели были готовы к концу августа. Их подвергли необходимым испытаниям и продемонстрировали на октябрьской встрече в Москве в том же году. С помощью моделей удалось проверить общую идею, компоновку и взаимодействие элементов, как то было согласовано, а мы кроме того воспроизвели кинематику и даже динамику работы стыковочного механизма.
Это было важно потому, что для стыковочного механизма в советском проекте выбрали принципиально новую и довольно хитроумную кинематику. На первых порах, да и впоследствии, она вызывала у многих сомнения и даже несправедливые, как мы считаем, нападки. Помогло доверие руководителей и твердость, убежденность авторов и исполнителей в правильности и преимуществах выбранной принципиальной схемы. Иначе, конечно, не удалось бы довести это дело до конца и создать конструкцию, оказавшуюся действительно очень эффективной. Недаром она получила высокую оценку многих авторитетных советских и американских специалистов по космической технике, а самое главное — отлично сработала в космосе. Спору нет, деловая критика тоже не оказалась лишней. Она заставляла авторов совершенствовать кинематику, находить новые возможности ее упрощения.
В отличие от американской конструкции мы применили кинематику с дифференциальной связью между всеми шестью штангами стыковочного механизма. Примерно так связаны задние колеса и двигатель обычного автомобиля. При удлинении одной или нескольких штанг другие благодаря таким связям укорачиваются. В результате при наклоне одной стороны кольца другая сторона поднимается, оно как бы качается вокруг своего центра. При боковом перемещении кольца оно движется практически параллельно шпангоуту. Приблизить кольцо к шпангоуту удается только при приложении значительно большей силы. В результате механизм обеспечивает сцепку в очень широком диапазоне начальных условий при больших промахах, больших и малых скоростях, Кроме того, механизм хорошо выравнивает корабли после сцепки; при стягивании не возникает никаких дополнительных усилий, более того, кольцо фиксируется в выровненном положении, и космонавты смогут постоянно контролировать это.
Американцы применили в своем стыковочном механизме для подтягивания кольца с направляющими привод с тросовой связью. Такая схема подкупает своей относительной простотой, но, к сожалению, она не лишена и ряда недостатков. Основным из них, пожалуй, является меньший диапазон перемещений кольца при малых усилиях амортизации, поэтому сцепка происходит в меньшем диапазоне начальных смещений кораблей, особенно если есть ошибки сразу по нескольким координатам. Так, кстати, случалось при наших совместных испытаниях. Можно упомянуть и о другой особенности. Она относится к выдвижению кольца, которое происходит только за счет усилия пружин амортизаторов при ослаблении тросовой связи, так как усилие пружин для обеспечения сцепки выбрано сравнительно небольшое, оно оказывается недостаточным, например, для того, чтобы выдвинуть кольцо, преодолевая его силу веса. На Земле — это неудобство при испытаниях, в состоянии космической невесомости — потенциальная ненадежность.
Демонстрация моделей на октябрьской встрече в Москве вызвала всеобщий живой интерес.
Успех проведенных через месяц испытаний этих моделей открывал дорогу для работы над полномасштабными конструкциями. На пороге был 1973 год — год отработки настоящего АПАСа.