Начало работ.
После запуска в 1957 году первого ИСЗ в ОКБ-1 начались предварительные проработки вопроса о создании космического аппарата для полета человека в космос.
По указанию С.П. Королёва в ОКБ-1 под руководством М. Тихонравова и К. Феоктистова в августе 1958 года была подготовлена первая концепция полета человека в космос. Был выпущен отчет ОКБ-1 под названием «Материалы предварительных работ по проблеме создания спутника Земли с человеком на борту».
В январе 1959 года вышло постановление Правительства и соответствующий приказ Министра авиационной промышленности с указанием начать работы по подготовке полета человека на ИСЗ.
К.П. Феоктистов
17 апреля 1959 года Звезда (тогда завод №918) получила от ОКБ-1 техническое задание на разработку и изготовление скафандра с аварийной системой кондиционирования воздуха, а 22 мая вышло Постановление правительства, определившее основных исполнителей работы и поставщиков отдельных изделий. Эти документы положили начало работам по созданию космических скафандров в Советском Союзе.
В течение 1959 года на Звезде было разработано и создано два первых прототипа космического скафандра для первого полета человека в космос, они получили обозначение С-10. В те времена на заводе не было медицинского отдела для испытаний, поэтому они проводились на базе ГНИИИАиКМ (Государственном научно-исследовательском институте авиационной и космической медицины).
Конструкция скафандра и СОЖ должны была обеспечить спасение человека в самых различных аварийных ситуациях: при разгерметизации кабины на орбите, нарушении в ней газового состава, при катапультировании, при попадании в воду, в том числе в бессознательном состоянии, и т.д.
Оболочка скафандра С-10 была разработана на базе оболочек предыдущих авиационных скафандров. Шлем СК имел новую конструкцию и был снабжен системой автоматического закрытия смотрового стекла.
Общий вид макета космического скафандра С-10 (1959г.)
Был разработан вариант объединенной подвесной и привязной системы парашюта и кресла, используемой одновременно в качестве силовой системы скафандра, а также специальный объединенный разъем коммуникаций (ОРК).
Скафандр предполагалось использовать в комплекте с регенерационной системой, бортовая часть которой была частично заказана в ОКБ-124 (ныне ПАО НПО Наука) и частично (кислородная часть) СКБ-КДА (ныне АО «КАМПО»).
По ТЗ планировалось обеспечить вентиляцию СК кабинным воздухом с расходом от 50 до 150 л/мин до 10 суток при давлении в кабине 100кПа по открытой схеме и до 14 часов по замкнутой схеме от аварийной системы. При спуске корабля с орбиты до момента катапультирования и после катапультирования для кислородного питания использовались специальные кислородные приборы.
В связи с тем, что температура в кабине могла достигать 40 градусов по Цельсию, была разработана система вентиляции скафандра и оригинальная система впрыска воды в скафандр для охлаждения космонавта в аварийной ситуации.
Впервые был создан кислородный прибор КП-50, обеспечивающий автоматическую продувку скафандра кислородом (для удаления из СК азота) в случае падения давления в кабине.
Прорабатывались варианты обеспечения дыхания космонавта после приземления или приводнения в бессознательном состоянии. Этому вопросу придавалось важное значение, так как в то время было неизвестно, как человек перенесет космический полет.
В начале 1960 годы работы по отработке С-10 продолжались, однако в феврале того же года ОКБ-1 выдало Звезде новое ТЗ на защитный костюм (взамен скафандра). Отказ от скафандра был вызван несколькими причинами. Это прежде всего дефицит массы космического корабля, а так же негативное отношение к необходимости со стороны проектантов ОКБ-1 во главе с их руководителем К.П. Феоктистовым. Их логика исходила из того, что вероятность разгерметизации кабины гораздо меньше, чем появление в полете других аварийных ситуаций, которые так же могут иметь катастрофические последствия. Эта логика существовала до катастрофы корабля Союз-11 в 1991 году.
Защитный костюм — условное название «костюм В-3» — разрабатывался до конца августа 1960 года. Ему в то время было дано то же обозначение, что и космическому кораблю. Первая версия для корабля типа Восток была Восток-3 (или В-3), В-1 и В-2 были беспилотными версиями.
Испытания защитного костюма В-3 в зимних условиях.
Основное назначение костюма В-3 — защита космонавта после приземления или приводнения, особенно при попадании в холодную воду.
В качестве водонепроницаемой оболочки использовались элементы морского спасательного костюма летчика. под него одевался специальный теплозащитный костюм (ТЗК) с системой вентиляции, которая осуществлялась от автономной вентиляционной установки кабинным воздухом в течение всего полета. Туловище ТЗК выполнялось из стеганного поролона, рукава и штанины — из шерстяного трикотажа.
Всего было изготовлено 8 испытательных макетов костюма В-3. Часть из них была направлена в ГНИИИАиКМ, часть — в ЛИИ и последняя часть осталась на Звезде. На каждом из предприятий проводились свои типы испытаний. В первом — физиологические, во втором — прыжки с парашютом, а на «родине» В-3 — испытания в воде и на холоде.
После начала работ над защитным костюмом не прекращались дебаты о возврате к скафандру. Особенно настойчиво это требование выдвигали представители ВВС (начальник отдел Управления ВВС В.А. Смирнов и ГК НИИ ВВС С.Г. Фролов). Их поддерживали медики и специалисты Звезды.
К лету 1960 года эти дебаты достигли апогея. Снова предлагались варианты скафандра с СОЖ замкнутого типа. Проектанты ОКБ-1 говорили, что для этого нет веса. Споры продолжались пока решение не принял лично С.П. Королёв. На Звезде в конце лета 1960 г. было организовано совещание с участием представителей всех заинтересованных организаций.
Учитывая намеченные сроки первого полета человека, были рассмотрены различные варианты схем скафандра, в том числе система, замкнутая на регенерационную систему кабины. После заявления Г.И. Воронина (главный конструктор ОКБ-124), что бортовая система для регенерационного скафандра будет готова не ранее конца 1961 года, С.П Королёв заявил, что согласен выделить хоть 500 кг массы, но скафандр с соответствующей системой должны быть готовы к концу 1960 года. В результате, учитывая исключительно сжатые сроки поставки, был принят к разработке компромиссный вариант упрощенной автономной системы СОЖ скафандра с максимальным использованием имеющегося опыта создания высотных скафандров и уже отработанных элементов скафандра С-10 и костюма В-3.
В сентябре 1960 года было окончательно подписано ТЗ на скафандр (индекс СК-1), рассчитанный всего на 5 часов работы в разгерметизированной кабине, работающий по открытой схеме с использованием бортовых запасов сжатого кислорода и воздуха.
Первые космические скафандры кораблей Восток.
Первый в мире пилотируемый космический полет на корабле Восток был осуществлен Ю.А. Гагариным 12 апреля 1961 года в скафандре, разработанным Звездой, и получившим индекс СК-1.
В скафандрах СК-1 совершили свои полеты космонавты последующих кораблей Восток, а так же В.Н. Терешкова (в модификации этого скафандра СК-2)
Скафандр СК-1 совместно с СОЖ обеспечивал выполнение следующих основных требований:
• нормальные гигиенические условия космонавту в загерметизированной кабине в течение 12 суток.
• безопасное пребывание в разгерметизированной кабине до 5 часов на орбите и в течение 25 минут при снижении спускаемого аппарата.
• защиту при катапультировании на высотах до 8 км. и скоростном напоре до 1800 кг/см в кубе
• обеспечении кислородом для дыхания при спуске на парашюте.
• сохранение жизни космонавта при пребывании в холодной воде (после приводнения) в течение 12 часов (вне лодки) и в течении 3 суток после приземления или при нахождении в лодке при температуре до -15 градусов Цельсия
В случае разгерметизации кабины в скафандре поддерживалось рабочее давление 270-300 гПа, что способствует барометрическому давлению на высоте 10 км.
В комплект скафандра СК-1 входили система штатной вентиляции, а также система аварийной вентиляции и кислородного питания, разработанные с участием предприятий Наука и СКБ-КДА.
СК-1
Собственно скафандр включал: оболочку (двухслойную с раздельными силовой и герметичной оболочками), шлем с двойным остеклением и устройством для автоматического закрытия иллюминатора, съемные перчатки и манжеты, внутренний ТЗК с системой вентиляции, верхнюю защитную одежду, ботинки, спасательный плавательный ворот с системой наполнения от углекислородного баллончика, ОРК, шлемофон.
Кроме того, скафандр был укомплектован аварийной радиостанцией и предметами первой необходимости на случай приземления в необитаемом районе (нож, пистолет, зеркало, сигнальные устройства и т.д.).
Масса скафандра составляла 23 кг.
Скафандр СК-1 был спроектирован, изготовлен, испытан и подготовлен к штатной эксплуатации в рекордно короткий срок, практически за полгода. Это стало возможным благодаря тому, что для создания скафандра были привлечены ведущие специалисты по авиационному снаряжению и были использованы отдельные конструктивные элементы и узлы авиационных скафандров, а так же СК С-10 и костюма В-3. В частности, от костюма В-3 был заимствован ТЗК с системой вентиляции, шлем СК был разработан на базе шлема СК С-10, снабженного устройством для автоматического закрытия.
Основной узел скафандра — оболочка, была выполнена по схеме оболочки авиационного скафандра Воркута, про который можно прочитать в предыдущей части цикла. Оболочка состояла из двух раздельных слоев: наружного — силового, сшитого из прочной ткани «лавсан» и внутреннего — герметичного из листовой натуральной резины толщиной около 0,6 мм (в отличие от скафандра Воркута, в котором гермооболочка выполнялась из толстой резины с герметичными порами)
Так же у скафандра Воркута мягкие шарниры были выполнены ро типу шарниров с «корочками», силовая система рукавов и оболочек ног была изготовлена из шнуров, длина которых могла регулироваться, в силовой системе корпуса использовался стальной трос, который проходил по бокам от подмышечных зон к «бедрам», а затем на полужесткий разрезанный спереди и сзади пояс. Трос замыкался на расположенном спереди барабане с храповиком. С помощью барабана регулировалась длина троса при подгонке корпуса по росту космонавта.
На опасных участках полета, во время взлета и посадки, СК должен был находиться в герметичном состоянии: шлем закрыт, перчатки надеты. После выхода на орбиту можно было открыть шлем и снять перчатки. В таком положении космонавт мог выполнять все работы по управлению системами корабля, принимать пищу и справлять естественные надобности, для чего на СК имелся т.н. «малый аппендикс», расположенный в нижней части распаха, через который внутрь скафандра вводился специальный приемник ассенизационной системы. В течение всего полета распах бфл зашнурован, аппендикс завязан.
В случае падения давления космонавт должен был закрыть шлем и надеть перчатки.
Приземление космонавта производилось на парашюте после автоматического катапультирования кресла на высоте около 8 км.
Космический скафандр СК-1 кораблей Восток.
Скафандр СК-1 без защитной верхней одежды.
Скафандр СК-1 безмасочный, вентиляционного типа. Объем его шлема был отделен от объема корпуса резиновой шторкой, на которой были установлены клапаны выдоха и подсоса воздуха. При открывании иллюминатора шторка автоматически оттягивалась от шеи, создавая космонавту необходимый комфорт.
Для повышения надежности и устранения запотевания иллюминатор шлема имел двойное остекление с зазором 8 мм между стеклами.
На оболочке скафандра были установлены регуляторы абсолютного давления, а так же предохранительный клапан, который открывался при повышении избыточного давления в скафандре выше 285 гПа.
Поверх скафандра надевалась верхняя декоративная одежда в виде комбинезона, изготовленного из оранжевой капроновой ткани. На ней был установлен спасательный плавательный ворот с системой наполнения от углекислотного баллончика. Ворот так же мог поддуваться через специальную трубку с мундштуком.
На верхней одежде имелись карманы для пистолета, ножа, радиостанции, датчиков измерения уровня радиации.
Оранжевый цвет одежды был выбран для облегчения поиска космонавта в случае его приводнения или приземления в безлюдной местности.
Следует отметить, что созданию СК-1 в заданные предельно сжатые сроки способствовало то, что работы по проектированию, изготовлению летных изделий и испытаниям проводились практически параллельно.
Так в ноябре 1960 года в ОКБ-1 уже были начаты комплексные испытания летных образцов СОЖ скафандра корабля Восток. К этому времени были проведены лишь лабораторные испытания изделий, а зачетные испытания скафандра только начинались.
Испытания скафандра СК-1 с плавательным воротом.
Испытания СК-1 включали в себя такие виды, как: прочностные, на динамическое воздействие с имитацией взрывной декомпрессии от давления 1013 гПа до 41 гПа, испытания на механические воздействия на вибростенде и центрифуге, испытания в барокамере с кислородным оборудованием, летно-прыжковые на сушу и в море, тепловые (в том числе 11-суточные в кабине космического корабля и в бассейне с холодной водой), ресурсные испытания, натурные морские испытания при штормовых условиях.
Перед первым полетом корабля с человеком в 1 квартале 1961 года были осуществлены два полета с манекеном, с легкой руки журналистов названный «Иван Иванович». При этом скафандры и его бортовые системы готовились аналогично пилотируемому варианту и были готовы работать в случае разгерметизации кабины.
Антропометрический манекен «Иван Иванович» с регистрирующей аппаратурой был спроектирован в 1960 году. Собственно манекен был разработан с помощью Московского научно-исследовательского института протезирования. Для обеспечения возможности надевания скафандра на манекен и его размещения в кресле Востока он был снабжен подвижными конечностями, для которых были использованы протезы рук и ног, имевшие шарнирные соединения в суставах. Внутри манекена имелись полости, в которых размещалась контрольно-измерительная аппаратура для регистрации перегрузок, угловых скоростей, уровня космической радиации и проверки радиосвязи путем ретрансляции на Землю звуков через микрофон. Для этого использовались записи популярных русских песен.
Конечный участок полета — катапультирование и спуск на парашюте — прошли штатно, что явилось окончательным подтверждением работоспособности всех систем. Для опознавания одетого в СК манекена на его лице уже на космодроме была сделана надпись «макет».
Надпись «макет», сделанная на манекене «Иван Иванович»
Следует отметить, что перед первым полетом еще была недостаточно изучена способность человека сохранять работоспособность в процессе космического полета, в связи с чем скафандр был насыщен рядом автоматических систем.
Несмотря на это, у многих специалистов сохранялась обеспокоенность за результат полета. Даже в последние дни и часы перед полетом продолжались дискуссии на эту тему. Так родилась идея прикрепить на подвесную систему парашюта табличку с рисунком, как открыть шлем скафандра, если космонавт не сможет сделать этого сам.
В день старта работы в лаборатории Звезды на Байконуре были начаты более чем за 5 часов до пуска. Примерно за 4 часа прибыли Ю.А. Гагарин и Г.С. Титов вместе с сопровождающими их инструкторами и руководством. Они прошли медицинский осмотр , после чего началось одевание скафандров.
Звезда оборудовала специальный автобус для доставки космонавтов на стартовый стол. Это был обычный пассажирский автобус, но салон его был доработан с целью размещения в нем двух сидений для одетых в скафандры космонавтов. К сидениям были подведены линии вентиляции, в которых подавался воздух из баллонов, закрепленных в задней части автобуса.
А что было дальше, всем известно. СССР, да и все человечество в целом, вступило в эру пилотируемых полетов. Этот полет состоялся благодаря всем, кто участвовал в этой программе.
От начальства то простых токарей, которые делали регуляторы давления для СК-1. Я выражаю признательность и бесконечное уважение всем этим людям.
Скафандр СК-2.
Для полета женщины-космонавта Валентины Терешковой была разработана специальная модификация скафандра, получившего индекс СК-2.
СК-2 отличался от СК-1 в основном раскроем оболочки, отвечавшим особенностям женского телосложения. В частности, была уменьшена ширина плеч и увеличен обхват по бедрам, уменьшено отверстие в шейной шторке.
Кроме того, было изменено положение положение силового троса, удерживающего шлем спереди. Он был смещен с груди вниз. Были доработаны перчатки: уменьшена толщина теплозащитного слоя, увеличена подвижность большого пальца. Для улучшения досягаемости и удобства управления были доработаны рычаг открытия клапана дыхания и рукоятки на иллюминаторе.
Необходимые изменения внесли и в конструкцию приемника ассенизационного устройства.
Следующим этапом космической программы СССР был выход человека в открытый космос, о чем я расскажу в следующей части.
Скафандр СК-2.
Список использованной литературы:
1) И.П. Абрамов, М.Н. Дудник, В.И. Сверщк, Г.И. Северин, А.И. Скуг и А.Ю. Стоклицкий «Космические скафандры России»
2) С.М. Алексеев «Космические скафандры вчера, сегодня, завтра»
3) Личный опыт и общение с людьми, которые стояли у истоков советской космонавтики:)
Оригинал: https://vk.com/wall-162479647_160882
Автор: Юрий Игнатов.
Личный хештег автора в ВК - #Игнатов@catx2, а это наш Архив публикаций за май 2020
Администрация Пикабу предложила мотивировать авторов не только добрым словом, но и материально.
Поэтому теперь вы можете поддержать наше творчество рублем через Яндекс-деньги: 4100 1623 736 3870 (прямая ссылка: https://money.yandex.ru/to/410016237363870) или по другим реквизитам, их можно попросить в комментах. Пост с подробностями и список пришедших нам донатов вот тут.