СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТИПОВ СВАРКИ В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.791.722

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТИПОВ СВАРКИ В КОСМИЧЕСКОМ

ПРОСТРАНСТВЕ

В. В. Бурмакин, А. В. Рыбков

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Email: vadim.bura.1989@mail.ru

Рассмотрены наиболее объективные методы сварки в космическом пространстве. На основе проведенного сравнительного анализа, представлены преимущества и недостатки отдельных типов сварки.

Ключевые слова: Электронно-лучевая сварка, сварка в космическом пространстве. COMPARATIVE ANALYSIS OF WELDING TYPES IN OUTER SPACE

V. V. Burmakin, A. V. Rybkov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Email: vadim.bura.1989@mail.ru

The most objective methods of welding in outer space are considered. Based on the comparative analysis, the advantages and disadvantages of certain types of welding are presented.

Keywords: Electron beam welding, welding in outer space.

По инициативе Сергея Павловича Королева, в 50-х годах были произведены работы по изобретению сварочного аппарата для сварки и резки в условиях космоса, т.к. возникла необходимость проводить техническое обслуживание и ремонт космического корабля непосредственно в космическом пространстве. Многие инженеры считали, что сварка в космосе невозможна и на то было несколько причин. В подобной среде перепады температур соединяемых материалов могут достигать нескольких сотен градусов, скорость диффузии газов крайне высока, а главное — полностью отсутствует гравитация. Также стоило учитывать и другие нюансы: будущие сварочные аппараты необходимо было адаптировать для использования в плотном скафандре, в котором мелкая моторика космонавта практически сводилась на нет. Большое внимание стоило уделить и безопасности работ, ведь повреждения защитной оболочки космонавта ставило его жизнь и выполнение миссии под угрозу.

Первые эксперименты по сварке в космосе были проведены 16 октября 1969г. на корабле «Союз-6» космонавтами Г.С. Шониным и В.Н. Кубасовым с использованием установки «Вулкан». На рис. 1 показана установка «Вулкан». В негерметичном блоке установки «Вулкан» находились три сварочных устройства: для плазменной сварки, электроннолучевой сварки и дуговой сварки с плавящемся электродом. Итог эксперимента позволил сделать выбор в пользу электронно-лучевой сварки и электронно-лучевого нагрева как наиболее перспективный в космических условиях, а так же эксперимент показал, что сварка и резка металлов в условиях невесомости и космического вакуума возможна, и эти процессы можно использовать при ремонтных и монтажных работах в космосе[1].

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2

Рис. 1. Установка «Вулкан» для сварки в космическом пространстве

В последующем после многочисленных исследований был разработан универсальный ручной инструмент (УРИ), который был включен в состав научной аппаратуры станции «Салют-7» и 25 июля 1984 года был успешно испытан космонавтами С.Е. Савицкой и В.А. Джанибековым[2]. На рис. 2 показан состав универсального ручного инструмента: 1 — контейнер; 2 — вторичный источник питания; 3 — пульт управления; 4 — рабочий инструмент; 5 — ручка с гашеткой; 6 — кабель; 7 — планшет с шестью образцами.

УРИ в будущем получил название «Универсал». Комплекс «Универсал» имеет в своем составе четыре электронно-лучевых инструмента и ряд вспомогательных приспособлений, позволяющих выполнять в космосе сварочные работы широкого диапазона при профилактическом обслуживании и ремонте различных космических аппаратов.

Весьма интересна для применения в открытом космосе лазерная технология. От электронно-лучевой ее отличают, по крайней мере, два существенных преимущества: во-первых, нет высокого ускоряющего напряжения и, во-вторых, может быть применена волоконная оптика. Это значит, что можно установить лазер стационарно и транспортировать световой луч в любую точку орбитальной станции снаружи (в открытом космосе), а также внутри ее. Присущие лазерной технологии недостатки - низкий, по сравнению с электронным лучом, кпд процесса и сравнительно большие масса и габариты установки - устранимы, но над этим нужно работать[3].

Так же представляет интерес применения в открытом космосе контактной сварки. В частности интересует именно процесс шовной (роликовой) сварки. При этом можно создать

Рис. 2. Универсальный ручной инструмент

своего рода «универсал» со сменным инструментом для точечной и роликовой сварки, а также с устройствами, защищающими оператора от возможных выплесков металла. Контактную сварку можно будет использовать в космосе при сооружении различных конструкций из тонколистовых материалов и для их ремонта. Она может найти применение при сооружении объектов на Луне[3].

Из вышесказанного можно сделать вывод, что дальнейшие усовершенствования и разработка технологии сварки в космическом пространстве ведутся только в направлении электронно-лучевой сварки, что может негативно сказаться на эволюции сварочного производства в космосе.

Библиографические ссылки

1. О возможности ручной электронно-лучевой сварки в космосе/ В.Н. Бернадский, Б.Е. Патон, Д. А. Дудко и д.р. //Космическое материаловедение и технологии.1977. «НАУКА». С. 17-22.

2. Патон Б.Е., Кубасов В.Н. Эксперимент по сварке в космосе/ Автоматическая Сварка, 1970, №5.

3. Наука и жизнь [Электронный ресурс]. URL : https://www.nkj.ru/archive/articles/7461/ (дата обращения: 18.03.2021).

© Бурмакин В. В., Рыбков А. В., 2021