Зварювання в космосі

Визначення і загальна характеристика

ЗВА́РЮВА­Н­НЯ В КО́СМОСІ — процеси нерозʼємного зʼ­єд­на­н­ня матеріалів в умовах космічного простору. З. в к. здійснюють у твердій (зварюва­н­ня тиском) і рідкій (зварюва­н­ня плавле­н­ням, паяння) фазах, а також шляхом випаровува­н­ня й конденсації речовин на твердофазну під­кладку (нанесе­н­ня покри­т­тя та поверх­неве обробле­н­ня). Від­мін­ності З. в к. повʼязані з особливостями косміч. середовища — невагомістю, глибоким вакуумом і різким пере­падом температур. стану поверхонь. Дослідж. та роз­робле­н­ня устаткува­н­ня і технологій ремонту й монтажу косміч. кон­струкцій роз­почато 1963 в Ін­ституті електрозварюва­н­ня АН УРСР (Київ) під керівництвом Б. Патона. 1965 київ. фахівцями у галузі зварюва­н­ня проведено комплекс дослідж. у короткочас. умовах невагомості на літаючій лабораторії Ту-104, внаслідок яких створ. установку «Вулкан». З її допомогою 1969 космонавти В. Кубасов і Г. Шонін на косміч. кораблі «Союз-6» провели перший у світі екс­перимент зі З. в к. Були успішно ви­пробувані електрон­но-променеве зварюва­н­ня, дугове зварюва­н­ня, різання. Існує значна кількість операцій, у першу чергу ремонтних, викона­н­ня яких з поперед. назем. під­готовкою й від­працьовува­н­ням є ускладненим або взагалі неможливим. У деяких випадках необхідна саме особиста участь оператора-космонавта, який на місці оцінює обсяг необхід. робіт і ухвалює ріше­н­ня щодо способів їх викона­н­ня. В Ін­ституті електрозварюва­н­ня АН УРСР уперше створ. універсал. ручний електрон­но-променевий інструмент (УРІ), яким 1984 космонавти С. Савицька й В. Джанібеков на н.-д. орбітал. комплексі «Салют-7» у від­критому космосі виконали вручну зварюва­н­ня, пая­н­ня та різа­н­ня зразків, а також провели екс­перименти з нанесе­н­ня покрит­тів. У подальшому УРІ неодноразово удосконалювали і використовували на орбіті для проведе­н­ня різноманіт. робіт зі зварюва­н­ня та пая­н­ня. 1986 на станції «Салют-7» уперше здійснено пая­н­ня вузлів фермових кон­струкцій. Узагальне­н­ня накопиченого досвіду до­зволило створити в Ін­ституті електрозварюва­н­ня АН УРСР універсал. комплект косміч. зварювал. інструментів типу «Універсал», при­значений для екс­плуатації на довго­строкових косміч. орбітал. станціях. 1975–79 укр. фахівцями у галузі зварюва­н­ня досліджено процеси, роз­роблено технологію і апаратуру для нанесе­н­ня покрит­тів у космосі методом терміч. випаровува­н­ня та конденсації. 1979–89 на орбітал. комплексах «Салют-6», «Салют-7» і «Мир» із за­стосува­н­ням установок «Випарник М», «Кри­стал» і «Янтар» у косміч. умовах проведено екс­перименти з одержа­н­ня тонкоплівк. метал. покрит­тів. Екс­перименти зі З. в к. стали під­ґрунтям для проведе­н­ня подіб. фундам. дослідж. в ін. наук. напрямах. Зокрема роз­роблену для зварюва­н­ня малогабаритну електрон­но-променеву апаратуру використовували для інжектува­н­ня електрон. пучків під час дослідж. магніто­сфери Землі й навколозем. плазми (екс­перименти «Блискавиця-1», 1973; «Блискавиця-2», 1975). Під керівництвом Б. Патона в 1970-х рр. започатковано дослідж., спрямовані на створе­н­ня великогабарит. кон­струкцій, виготовле­н­ня та на­ступна екс­плуатація яких тісно повʼязані зі З. в к.: несучі силові тверді ферми; висувні системи на базі ферм. кон­струкцій; негерметичні та герметичні оболонки; трубо­проводи. Унаслідок тривалої екс­плуатації повністю під­тверджено ефективність і високу якість великогабарит. косміч. кон­струкцій, виготовлених і компактно укладених у стаціонар. умовах на Землі з мінімізацією габаритів, маси й енерго­спожива­н­ня та подальшим пере­творе­н­ням до робочого роз­міру після виведе­н­ня в космос. Кон­струкції, створювані за допомогою цього методу, можна використовувати як само­стійні і як окремі елементи інших, ще більших споруд. Такі кон­струкції мають значну пер­спективу при створен­ні орбітал. комплексів. У 1970-х рр. дослідж. зі З. в к. виконували також вчені Ін­ституту про­блем матеріало­знавства АН УРСР (Київ), Моск. вищого тех. училища ім. М. Баумана, Ін­ституту косміч. досліджень АН СРСР (Москва), Центру під­готовки космонавтів ім. Ю. Гагаріна (Зоряне містечко, Моск. обл.), Моск. авіац. ін­ституту, які за­пропонували за­стосува­н­ня геліозварюва­н­ня, зварюва­н­ня вибухом, магнітоімпульс. та ін. видів зварюва­н­ня і родин. технологій. Від 1990-х рр. низку екс­периментів зі З. в к. і родин. технологій Ін­ститут електрозварюва­н­ня НАНУ проводить спільно з ракетно-косміч. корпорацією «Енергія» (м. Корольов Моск. обл.), НАСА (США), Нім. косміч. агентством. Іноді у твердій фазі у вузлах і деталях косміч. механізмів у глибокому вакуумі, при високій т-рі (понад 400 К) і великому питомому тиску може від­буватися ненавмисне З. в к. Можлива також ненавмисна конденсація пару на поверх­нях виробів. Ці процеси спричиняють заклинюва­н­ня механізмів, погірше­н­ня оптич. властивостей поверхонь.

Літ.: Патон Б. Е., Кубасов В. Н. Эксперимент по сварке метал­лов в космосе // АС. 1970. № 5; B. E. Paton. Welding in Space // Welding Engineering. 1972. № 1; Патон Б. Е., Патон В. Е., Дудко Д. А. и др. Космические ис­следования на Украине. К., 1973; Лапчинский В. Ф. Сварка в космосе // Технология электрической сварки метал­лов и сплавов плавлением. Москва, 1974; Патон Б. Е., Дудко Д. А, Бернадский В. Н. Применение сварки для ремонта сварных космических объектов. К., 1976; Бондарев А. А., Лапчинский В. Ф., Лозовская А. В. и др. Ис­следование структуры и рас­пределения элементов в сварных соединениях, выполнен­ных электрон­ным лучом на сплавах 1201 и АМ-Г6 в условиях невесомости. Москва, 1978; Лапчинский В. Ф. Сварка в космосе // Сварка в СССР. Т. 1. Москва, 1982; Патон Б. Е., Лапчинский В. Ф. Сварка и родствен­ные технологии в космосе. Особен­ности и пер­спективы. К., 1998; Космос: технологии, материаловедение, кон­струкции: Сб. науч. тр. К., 2000; Загребельный А. А., Цыганков О. С. Сварка в космосе // СП. 2002. № 12.

В. Ф. Лапчинський

Фотоілюстрації

×

❮ ❯

Завантажити статтю