СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ РАЗДЕЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
© В.В.Горовцов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2015 г.
В настоящий период развития космической техники одним из важнейших компонентов служебных систем космического аппарата (КА) является система разделения и отдельные пиротехнические устройства, позволяющие в очень короткий промежуток времени произвести ряд необходимых операций, таких как: отделение КА от ракеты-носителя (РН); расчековка и разворот антенн и вынос штанг с приборами; сброс отработавших узлов и агрегатов и т.д.
Для успешного выполнения этих операций они должны обладать быстродействием, большим энергозапасом, минимальной массой.
В течение длительного времени основными пироэнергодатчиками указанных устройств были пиропатроны, имеющие электрический мостик, при подаче на него электрического тока определённой величины мостик воспламеняет заряд пиротехнического состава, который генерирует рабочий газ высокого давления.
Потенциальная энергия рабочего газа с помощью устройств «поршень–цилиндр» преобразуется в механическую работу, обеспечивающую нужное перемещение или отделение агрегатов и устройств.
Для примера можно рассмотреть устройство системы отделения крупногабаритного КА от РН. Эта система состоит из восьми пирозамков-толкателей, четырёх пиротехнических газогенераторов (ПГГ), коллектора, служащего для выравнивания давления в системе и подводящих трубопроводов к пирозамкам-толкателям.
Система, имея хорошие характеристики и высокую надёжность, имеет сравнительно большую массу и недостаточную технологичность.
Помимо пиротехнических устройств значительное место в этом ряду занимают детонационные системы, использующие кристаллические высокоэнергетические материалы (КВМ), на основе которых были разработаны разрывные болты и удлинённые заряды, которые были применены при разработке систем разделения КА «Венера», «Марс-96» и др.
Обладая высокой энергоёмкостью, системы на КВМ имеют крупный недостаток — большое акустическое воздействие на конструкции и приборы КА.
Применение нового вида высокоэнергетических материалов — эластичных (ЭВМ) позволило сделать устройства пироавтоматики на принципиально новом уровне, используя заряды ЭВМ в виде малых зарядов (массой 0,2…0,5 г.) сложной формы.
Система, созданная на основе ЭВМ, выполняющая те же функции, что и предыдущая, имеет меньшую массу (12 кг против 26 кг предыдущей), более высокую надёжность за счёт кольцевого соединения всех детонационных замков с помощью трансляторов детонации, что обеспечивает срабатывание всей системы даже при отказе трёх из четырёх электродетонаторов системы.
Также увеличивается надёжность блока управления пироагрегатами за счёт уменьшения количества команд, подаваемых на пиропатроны (пиропатронов четыре — вместо восьми).
В результате широко применимы ЭВМ в конструкции системы разделения для ряда КА. В НПО им. С.А. Лавочкина был разработан целый ряд детонационных замков с усилием разрушения 3, 5, 10 и 17 т, а также унифицированные трансляторы детонации наружным диаметром 4,5 мм в трубке из нержавеющей стали.
Транслятор позволяет (допускает) изгиб при монтаже радиусом не менее 20 мм, что обеспечивает их монтаж в кране стеснённых условиях конструкции КА.