100 рассказов о стыковке. Часть 1 - Сыромятников Владимир Сергеевич - Страница 41

Начинался новый этап.

В течение почти двух лет, в 1964—1965 годы, пока продолжались разногласия в высшем и высоком руководстве, специалисты продолжали напряженно работать над новыми системами корабля «Союз», стараясь не потерять время. В частности, за это время в ОКБ-1 завершили проектирование, изготовление и монтаж полномасштабного динамического стенда для отработки стыковки кораблей «Союз».

Система сближения управляет относительным движением космических кораблей так, чтобы они, сходясь, поддерживали соосное положение стыковочных агрегатов с нужной скоростью. В силу целого ряда причин случайного характера возникают отклонения: боковые смещения и угловые перекосы. Эти параметры, а также все шесть компонентов относительной скорости в момент первого механического касания называются начальными условиями стыковки. Они являются одними из важнейших при проектировании стыковочного устройства.

Конфигурация и размеры приемного конуса и стыковочного механизма выбираются так, чтобы во всем ожидаемом диапазоне начальных условий происходила сцепка: совершив несколько колебаний один относительно другого, корабли успокаиваются. Почти так же, как аэродинамические формы самолетов, форма приемного конуса и устремленный внутрь него штырь стыковочного механизма определяют динамический переходный процесс на границе двух фаз полета: раздельного, механически несвязанного движения и стыковки от первого контакта до полностью состыкованного состояния. При проектировании анализируется кинематика движения штыря в приемном конусе, затем выполняется динамический расчет амортизаторов и математическое моделирование процесса стыковки в целом. Все это завершает экспериментальная динамическая проверка стыковочного механизма. Основная трудность заключается в том, как на Земле воспроизвести движение массивных, крупногабаритных кораблей в космосе, в невесомости. Немало ученых и инженеров поломали голову над решением этой проблемы, создавая динамические стенды, основанные на разных принципах.

При подготовке к первой стыковке кораблей «Союз» было решено построить полномасштабные макеты кораблей и подвесить их так, чтобы они парили в воздухе над землей. Лучшее, что удалось достичь, это подвесить оба макета на тросах, расположив точки подвеса в центре тяжести обоих макетов. Как говорят теоретики классической механики, свободное твердое тело в пространстве имеет шесть степеней свободы. Так реально движется космический аппарат на орбите. В условиях «весомости» подвешенные макеты имели лишь пять степеней свободы. Имитация космического движения на таком стенде была неполной, но на первых порах нас она удовлетворяла. Оставалась еще одна проблема: как сократить влияние маятникового эффекта, то есть скомпенсировать силы, возвращающие макеты в положение равновесия. С этой целью постарались удлинить трос, расположив подвес как можно выше. На нашем ЗЭМе нашлось уникальное сооружение, построенное еще в НИИ-88 до 1956 года. «Высотка» предназначалась для сборки королёвских ракет в вертикальном положении. Поэтому высота потолка — высота подкрановых путей, как говорят инженеры, — поднялась до 40 м. Необходимость вертикальной сборки ракет отпала, а высота цеха № 39 осталась; о ней вспомнили, когда дело дошло до орбитальной, высотной сборки.

Космический корабль «Союз» весит на Земле около 7 т. При отработке стыковки макет корабля на 40–метровом тросе отклоняли от равновесного положения всего на 1 м; при этом возникала горизонтальная маятниковая сила почти в 200 кг. В настоящей космической невесомости такой силы, естественно, нет. Пришлось добавить что?то еще земное, чтобы приблизиться к космосу, к невесомым условиям. К счастью, мне в голову пришла идея применить несложный механизм — неустойчивый обратный маятник, образно названный «гусь». Он помог на Земле приблизиться к условиям космической невесомости.

Неустойчивый «гусь» позволил решить еще одну проблему. Дело в том, что при стыковке в космосе используется реактивная тяга ракетных управляющих двигателей активного корабля, включаемых по первому касанию и выключаемых после сцепки. Двигатели подталкивают корабль так, чтобы стыковочный механизм быстрее вошел в приемный конус. Аналогичное же действие требовалось воспроизвести на Земле. Силу «гуся» ослабляли, а нескомпенсированная маятниковая сила имитировала реактивную тягу. Все сложилось почти так же, как на орбите.

Номинально идеологом стыковки был отдел П. П. Ермолаева, сотрудники которого внесли большой вклад в решение задачи разделения ступеней «семерки» и других ракет. Кроме того, его специалисты занимались проблемами, связанными с отделением других частей ракет и космических аппаратов, всего, что отбрасывалось в полете, начиная с головного обтекателя, защищающего космические аппараты от аэродинамического потока в атмосфере, и кончая разделением отсеков корабля перед входом в атмосферу для приземления. У Ермолаева этими работами руководили А. Никифоров и Э. Беликов; в те годы они отвечали также за технические требования к системе стыковки и за комплексный стенд, за ЭУ — экспериментальную установку, за отработку стыковки в целом. Сотрудникам Ермолаева приходилось решать множество разнообразных и сложных инженерных проблем, используя различные аналитические и экспериментальные методы, для того чтобы важные операции выполнялись правильно и надежно. Это не мешало Вильницкому в нашей конкурентной борьбе с ними в области стыковки называть их «отделом отбросов»: они «разбрасывали» ракету по частям, мы собирали корабли вместе. Можно сказать, было время разбрасывать камни, приближалось время собирать их.

Наше время пришло не сразу. Мы делали механизм — квинтэссенцию космической стыковки, и это уравновешивало наши шансы. Работа поставила нас на ключевое место, давало право расширить свое влияние. Мы были молоды и честолюбивы, полны решимости отстаивать свои интересы, завоевывать новые рубежи. К тому же это диктовалось интересами общего дела. Стоит отметить, что объединить всех стыковщиков мне удалось только много лет спустя, и то постепенно.

Важным делом было, в частности, создание высотного стенда. Тот самый «гусь», пружинный компенсатор, стал нашим дополнительным вкладом. Отработка стыковки привлекла большое внимание. Цех № 39 был в те годы режимным: всех туда не пускали. Тем не менее поглядеть, как собираются стыковаться там, в «космосе», приходило много людей: специалистов, инженеров, руководителей разного ранга. Стыковка стала популярным зрелищем, чем?то вроде эротического шоу с космическим уклоном. «Держи жеребца», — говорил Р. М. Шишонков, здоровый рыжий мастер цеха № 39, настраивая положение штыря стыковочного механизма на входе в приемный конус пассивного корабля почти так же, как это должно произойти на космической орбите.

«Нет, что?то вы тут химичите, — пытался поправить нас большой министерский начальник, — почти заводите штырь в конус, еще бы ему не состыковаться. Вы сначала отведите его подальше, хотя бы вон до той стенки». Мы вежливо объясняли, что это другая фаза стыковки, называемая сближением, и что она обеспечивается другой системой. Космическое «рандеву» отрабатывалось в другом месте, другими специалистами.

Я не мог удержаться и не рассказать об этих технических и нетехнических подробностях и деталях нашей новой необычной работы тех лет. «Дело молодое», — сказало бы булгаковское «собачье сердце», да простит мне эти сравнения строгий читатель.

Как упоминалось, в 1964—1965 годы работа над «Союзом» шла довольно медленно. Прошел еще один год. Мы, конечно, сделали очень много: прежде всего устранили все слабые места и другие недостатки конструкции стыковочного механизма; значительно продвинулась технология изготовления; инженерный и мастеровой персонал накопил опыт и существенно повысил квалификацию.

Ноябрь 1965 года: дело пошло быстрее, мы в том же составе снова в Азове. Еще один цикл испытаний усовершенствованного, «возмужавшего» за прошедший год стыковочного механизма. Замечания пока были, но уже не так много; мы тоже стали более зрелыми за это время. Путь к изготовлению летной партии был подготовлен. Окрыленные, мы возвращались в Москву. Вскоре вслед за нами приехал обновленный стыковочный механизм. Он сменил тот самый экспериментальный прототип на испытательном стенде на тросах, с тем, чтобы завершить отработку.