Как пилотируемые космические корабли обеспечивают герметичное соединение при стыковке?

Другой вопрос напомнил мне, как сложно собрать герметичное оборудование, такое как вакуумные камеры, из нескольких частей. Стыковка или причаливание космических кораблей/модулей космической станции — довольно похожая задача, только с обратным градиентом давления. Меня интересует как работают сальники .

При соединении двух частей вакуумной камеры вместе вы можете выбирать между несколькими материалами с точки зрения уплотнений в зависимости от целевого качества вакуума . Для сверхвысокого вакуума довольно распространена медь. Но медные кольца можно использовать только один раз ( медная прокладка вместо остроконечного фланца ), поэтому их нужно менять каждый раз, когда вы открываете какой-то конкретный фланец. Для высокого/среднего вакуума можно работать с витоном /дешевой резиной. Витон и каучук можно использовать несколько раз, но даже у этого есть ограничения.

Космический корабль - АПАС-95Это стыковочный механизм АПАС-95 , установленный на космическом корабле. Вы можете ясно видеть два коричневых кольца.

ISS/Kibo - Пассивный CBMЭто пассивный интерфейс общего механизма причаливания , который можно найти на Кибо на МКС. В основном это три кольца, сделанные из какого-то коричневого материала.

Есть несколько интересных аспектов этих космических колец, которые вызывают у меня любопытство. Судя по всему, их можно использовать повторно довольно часто. Вспомните, как часто, например, модули на космической станции «МИР» переставлялись и поэтому расстыковывались и снова состыковывались. Кроме того, этот материал остается в космосе (и в вакууме) в течение очень долгого времени, в то время как он, кажется, не подвергается значительной деградации (из-за выделения газа и т. д.).

Какие материалы использовались и использовались в этом контексте? Каковы их пределы ? Сколько циклов стыковки/расстыковки они могут выдержать? Насколько герметичны эти уплотнения в цифрах (например, потеря воздуха в кг в день)?

Обратите внимание и на стыковочные системы российского сегмента. Сколько сейчас стыковок "Прогресса", вездехода и "Союза"? Вероятно, самый высокий уровень использования — в конце «Зари», где стыкуется квадроцикл.
@geoffc Хм, на самом деле, «Союз», «АТВ» и «Прогресс» несут с собой собственные уплотнения, являясь активной частью стыковочной системы. Стыковочный узел в задней части «Зари» — пассивная часть без собственной пломбы.
Тогда это довольно элегантный подход. Та часть, которая изнашивается, — это та часть, которую вы берете с собой и выбрасываете при каждом полете. Умный.

Ответы (1)

В качестве материала уплотнения используется силиконовая резина.

Примеры материалов, рассматриваемых для NDS iLIDS:

  • Parker S0383-70 (как часть продукта Gask-O-Seal)
  • Эстерлайн ЭЛА-СА-401

Силиконовый каучук — единственный класс эластомерных уплотнений, подходящий для космических полетов, который работает в ожидаемом диапазоне температур. NASA Glenn испытала три силиконовых эластомера для таких уплотнений: два предоставлены Parker (S0899-50 и S0383-70) и один от Esterline (ELA-SA-401). Было изучено влияние атомарного кислорода (АО), УФ-излучения и излучения электронных частиц, а также вакуума на свойства этих трех эластомеров. Критические свойства уплотнения, такие как утечка, адгезия и остаточная деформация при сжатии, были измерены до и после имитации воздействия космического пространства. Силикон S0899-50 был признан непригодным для герметизации расширенных пространств из-за высокой адгезии и непереносимости УФ-излучения, но герметики S0383-70 и ELA-SA-401 подходили .

Источник: Воздействие космической среды на материалы силиконовых уплотнений (PDF)

Металл интерфейса — алюминий. NDS IDD определяет химическое конверсионное покрытие MIL-DTL-5541 Type 1, Class 3 (содержащее шестивалентный хром Cr (VI)) поверх металла.

iLIDS рассчитан на 70 циклов стыковки/расстыковки в пассивном режиме (20 на земле и 50 в космосе) и 24 цикла в активном режиме (на космическом корабле) (20 на земле, 4 в космосе).

Предел утечки указывается следующим образом:

  • iLIDS-to-iLIDS: максимальная утечка 0,0011 кг сухого воздуха/сутки при герметизации вестибюля 101 кПа и внешнем вакуумметрическом давлении при сопряжении.
  • iLIDS-транспортное средство: утечка не более 0,0004 кг сухого воздуха в сутки при герметизации вестибюля 101 кПа и внешнем вакуумметрическом давлении при соединении.

Скорость утечки определяется двумя активными факторами:

  • Атомарный кислород на НОО
  • Ультрафиолетовое излучение Солнца

Источник: Спецификация технических требований Международной системы стыковки с низким уровнем воздействия (iLIDS) (PDF)

Спасибо за ответ, это довольно интересно. LIDS — это, по сути, система будущего. А что насчет вещей, которые сейчас находятся в космосе (или были в недалеком прошлом)?
Фторсилоксановые каучуки с наполнителями из оксида кадмия (CdO).
эффектный ответ!
Как пилотируемые космические корабли обеспечивают герметичное соединение при стыковке?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v