Сварка в космосе - сварка достигла небывалых высот. Холодная сварка в космосе

Если два куска металла приложить друг к другу в вакууме, они «срастутся»

Проблемы в космосе

Любопытный процесс, получивший название холодная сварка, позволяет соединять металлические детали, не используя тепло и какие-либо химические реакции.

Ричард Фейнман — выдающийся американский физик-теоретик . Один из создателей квантовой электродинамики.

Ричард Фейнман — американский физик-теоретик. Один из создателей квантовой электродинамики.

Выдающийся американский учёный Ричард Фейнман в своём труде «Фейнмановские лекции по физике» так объясняет суть явления:

«Причиной необычного „поведения“ атомов служит тот факт, что когда в вакууме один металлический предмет контактирует с другим предметом из того же материала, атомы перестают „понимать“, что они находятся в двух разных кусках металла. Если же между двумя соприкасающимися поверхностями присутствуют какие-либо другие атомы, частицы металла „знают“, что принадлежат к определённой структуре, поэтому в обычных условиях холодная сварка не происходит».

Галилео

Не нужно быть Фейнманом, чтобы понять, что холодная сварка может обернуться для космонавтов серьёзными неприятностями — например, если края люка шлюзовой камеры «прикипят» к обшивке. Холодная сварка уже становилась причиной проблем — скажем, у космического аппарата «Галилео» в ходе полёта намертво «срослись» детали антенны. Чтобы не допустить чего-то подобного, конструкторам приходится идти на различные ухищрения: снижать количество движущихся деталей, изготавливать их из разных материалов или покрывать их поверхности защитным слоем.

Понравился пост? Поддержи Фактрум, нажми:

www.factroom.ru

Как происходит сварка в космосе?

К сожалению, ответ будет не очень интересным. Сварка в космосе протекает точно так же как и на Земле. Само-собой, речь не идет о газосварке и обычной электродной сварке. В условиях космоса используют электронно-лучевую сварку (ее разрабатывали специально для этих целей, а существенных отличий между сваркой на Земле и в космосе этим методом нету) и вакуумно-дуговую сварку.

Для современных технологий сварки и металлургии (земных) невесомость и вакуум не являются помехой... и даже наоборот - это предпочтительно. На Земле нельзя достичь таких высоких степеней вакуума, как в межзвездном пространстве. Вакуум нужен для защиты обрабатываемых металлов от окисления, а сама сварка считается "холодной", поскольку металлы не расплавляют а нагревают в точке соприкосновения до температур от 0,5 до 0,7 от температуры плавления, а соединение деталей происходит за счет диффузионных процессов.

При дуговой сварке в условиях невесомости в наибольшей степени меняется поведение расплавленного металла электрода. Капля способна вырастать до огромных, по сравнению с земными условиями, размеров и способна держатся на конце электрода продолжительное время. Кроме плюсов с этим же связано и наличие некоторых недостатков, однако полученные в космосе швы и точечные соединения не уступаю по качеству земным. А, вдохновленные поведением жидкого металла в условиях невесомости, ученые (в земных условиях) проводят испытания установок для, так называемой, левитационной плавки (во время нагрева метал, при помощи электромагнитов, удерживают в воздухе). Секреты от клуба интеллектуалов Что нужно знать, чтобы выиграть в передаче «Кто хочет стать миллионером?»Почему у кого-то эта картинка двигается, а у кого-то нет?Почему ответ 30? 1+1+1+1+1 1+1+1+1+1 1+1х0+1=...Больше интересных загадок

Созданием подобных технологий мы обязаны киевскому Институту Электросварки (им. Патона). Надо отдать должное, практически все, существующие сегодня, технологии сварки обязаны своим существованием именно этому институту. Последние нашумевшие разработки этого института это технологии сварки человечески тканей и костей.

thequestion.ru

Сварка в космосе - сварка достигла небывалых высот

Уже прошло более 50 лет, с того момента, как впервые человек побывал в космосе. За это время человечество сделало множество открытий и теперь более подготовлено к выходу в открытый космос. Годы исследований показали, что на космическом корабле часто случаются непредвиденные обстоятельства, которые проводят к поломкам на борту и требует срочного ремонта. Именно поэтому в начале 60-х годов было принято решение – обучится сварке в космосе.

История изобретения космической сварки

Сварка в космосе, значительно отличается от той, к которой мы все так привыкли на земле. Условия полного вакуума, невесомости и, конечно же, низких температур заставили думать и рассматривать сотни инженеров этот вопрос. Главной задачей перед инженерами стояло в первую очередь сделать аппарат, с помощью которого, можно было бы:

Проводить ремонт космических летальных аппаратов, кораблей, станций или же других металлических поверхностей, которые нуждались в ремонте. Сварочный аппарат должен был работать, как и на других планетах, так и в открытом космосе.
Проводить сборку различных металлических конструкций на любой поверхности других планет ил же в открытом космосе.

Кроме этого, аппараты для сварки в космосе не должны были занимать большое пространство. Для них были представлены жесткие критерии, которые привели многих инженеров в растерянность. Такой аппарат должен был быть:

Полностью универсальным и компактным – сварочный аппарат в космосе это прежде всего вещь, которая берется на борт, а как известно, любой груз должен оправдывать то пространство, которое он занимает. Благодаря компактности и универсальности, космонавты смогли бы безо всяких трудностей починить самые труднодоступные места.
С функцией резки метала – такая функция была бы полезна для любого сварочного аппарата, а уже тем более, если речь идет о космосе. Инженеры разработали сварочный аппарат, который смог бы без проблем порезать даже толстые пласты железа.
Безопасным и надежным – не смотря на все вышеперечисленные качества, сварочный аппарат для космоса в первую очередь должен быть не опасным для космонавта. При спайке или же разрезе металлов в полной невесомости, следовало учитывать каждую деталь, ведь неправильная конструкция могла бы привести к фатальной ошибке.
Автоматизирование аппарата – такой функцией обладают все современный сварочный аппараты для космоса. С ее помощью, космонавты могут получить желаемый результат, прикладывая гораздо меньше усилий и не рискуя собственной жизнью. На разработку этой функции ушло много лет, чтобы сделать ее совершенной.

Возможность работать в тяжелых условиях – как известно в космическом пространстве нет гравитации и воздуха, поэтому инженеры разработали аппарат, который мог беспрепятственно выполнять свои функции в невесомости и вакууме и при самых низких температурах.

Первым сварочным аппаратом, который соответствовал всем требованием, стал – «Вулкан», работа которого заключалась на точечной сварке и электронно-лучевой. С его помощью удалось выполнить все поставленные задачи – резка металла в космосе, сварка листов титана и нержавеющей стали. Более того, эксперименты прошли настолько удачно, что об аппарате «Вулкан» услышал весь мир – он вошел в историю как первый сварочный аппарат. С его помощью были осуществлены первые технологические процессы в открытом космосе, связанные с плавлением и соединением метала. Далее инженеры стали изучать и разрабатывать аппарат для ручной сварки. На сегодняшний день сварка может проводится даже в самых сложных и трудных ситуациях.

weldering.com

Сварка в космосе - развитие идеи со временем

Идея проведения сварочных работ в открытом космосе приписывается Сергею Павловичу Королеву — отцу советской космонавтики. Изначально подобная идея была встречена с большой долей скепсиса, а многие инженеры и вовсе считали, что сварка в космосе невозможна. 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.

Сварщик в космосе

Тем не менее, уже спустя 4 года были проведены первые эксперименты по соединению деталей экипажем корабля «Союз-6». Для сварки использовалось устройство под кодовым названием «Вулкан» и имело поистине внушительный набор возможностей. С его помощью можно было соединять детали плазменным, дуговым и электронно-лучевым способом. Руководителем группы ученых, сделавших подобный скачок в развитии технологий, стал Борис Евгеньевич Патон — еще один ученый, впоследствии получивший всемирную известность.

Как итог: первые шаги к работе с металлом в космосе были сделаны, но установки нуждались в существенной модернизации и уменьшении веса.

Развитие идеи

Эксперименты показали, что именно электронно-лучевая сварка показывает наиболее высокий КПД в условиях невесомости. Это потребовало от советских инженеров вплотную заняться разработкой эффективных инверторов — устройств, преобразовывающих постоянный ток от солнечных батарей и аккумуляторов в переменный. Забегая наперед, эти наработки затем были успешно использованы для повышения КПД солнечных батарей и развития альтернативных источников энергии.

Основным недостатком использования такой схемы стало существенное снижение напряжения, поэтому в цель добавили трансформаторы. Также большая работа была проведена над снижением габаритов и веса установки — каждый лишний килограмм существенно увеличивал стоимость запуска. Поэтому впоследствии вместо магнитной фокусировки (как в обычных сварочных аппаратах) использовалась электростатическая.

Наряду с модернизацией установки «Вулкан» проводились работы по нанесению тонкопленочных покрытий в условиях невесомости. Для этого использовался метод термического испарения, базировавшийся на наработках Патона и экспериментах в ходе миссий «Союз». Масштаб работ был внушительным: инженерам достались более сотни образцов стали, с которыми работали в космосе.

Как видно из приведенных выше фактов, советским ученым удалось развить идеи предшественников и воплотить задумку в реальность.

Доработка и расширение возможностей

Целенаправленные исследования не прошли даром: уже в 1984 году стала возможной сварка деталей в открытом космосе. Использовался все тот же электронно-лучевой способ, но габариты и характеристики установки были качественно улучшены. С того времени универсальный ручной инструмент (сокр. «УРИ») лишь незначительно модернизировался — именно его модификацию (на фото версия под названием «Универсал») используют на МКС и в ходе миссий аппаратов «Союз-ТМА».

Отдельного упоминания заслуживает функционал устройства. С помощью УРИ в условиях невесомости и значительных перепадов температуры стали возможными:

пайка;
резка;
нагрев детали;
нанесение тонких покрытий.

Сварочные работы в космосе

При своих массово-габаритных характеристиках УРИ стал незаменимым элементом любой космической миссии. Электронно лучевая пушка весила всего 2 килограмма, а суммарная масса установки составляла 30 кг. Мощность также удалось минимизировать до 750 ватт, что несоразмерно с «земными» аналогами сварочного аппарата. Тем не менее, «Универсал» способен работать как с различными сортами стали, так и с титаном.

Аппарат планировалось использовать для создания и ремонта больших орбитальных станций типа «Мир-2», но планам так и не суждено было сбыться. Советский Союз исчез с карты мира как государство и программа была приостановлена. Тем не менее, проект не был остановлен и с небольшими изменениями наработки советских инженеров используются до сих пор.

Сварка в космосе сейчас

Современные виды сварки в космосе слабо отличаются от такового в земных условиях. Для этих целей используется электронный луч со сжатой дугой низкого давления с использованием плавящегося электрода. Конкретно же для точечной сварки даже не пришлось разрабатывать новые модели аппаратов: процесс сводился лишь в минимизации веса и повышении КПД. Для этого была использована жесткая трубчатая конструкция в форме ранца, обеспечивавшая космонавту максимальную подвижность. Единственная сложность заключается лишь в контроле за температурой свариваемых деталей: в условиях вакуума формирование оксидной пленки (побежалости) попросту невозможно. Для контроля применяют инфракрасные температурные датчики.

Статья носит обзорный характер и лишь в общих чертах описывает историю развития отрасли и ее текущее состояние. Если у вас имеется более подробная информация об установках или современных методов сварки в космосе — можете поделиться ими в комментариях.

wikimetall.ru

1. История сварки в космосе. Сварка в космосе

Первая сварка в космосе

Array ( [TAGS] => Сварка [~TAGS] => Сварка [ID] => 2835 [~ID] => 2835 [NAME] => Первая сварка в космосе [~NAME] => Первая сварка в космосе [IBLOCK_ID] => 1 [~IBLOCK_ID] => 1 [IBLOCK_SECTION_ID] => 104 [~IBLOCK_SECTION_ID] => 104 [DETAIL_TEXT] =>

Впервые сварку в космосе провели 16 октября 1969 г. на корабле «Союз-6 космонавты Георгий Степанович Шонин и Валерий Николаевич Кубасов.

В орбитальном отсеке корабля «Союз-6» была смонтирована установка «Вулкан», предназначенная для проведения сварки в космическом вакууме. Установка «Вулкан» была разработана в Институте электросварки имени Е.О. Патона в Киеве.

Испытания сварочной установки «Вулкан» прошли успешно. Во время проведения сварки космонавты находились в спускаемом отсеке корабля, а орбитальный отсек был разгерметизирован. Космонавты контролировали процесс сварки по приборам, установленным в спускаемом отсеке. Установка «Вулкан» позволяла в автоматическом режиме выполнять дуговую, плазменную и электронно-лучевую сварку. При дуговой сварке в условиях космоса изменяется процесс переноса электродного металла. Капля вырастает до больших размеров и держится на конце электрода долго – около 3 секунд. Увеличение размера капли снижает плотность тока, уменьшает устойчивость горения дуги. Улучшает процесс наложение на дугу импульсов тока. Механические свойства шва достаточно высокие. Но самые хорошие результаты получены при электронно-лучевой сварке. Питание электронно-лучевой пушки осуществлялось от аккумуляторной батареи. Постоянное напряжение преобразовывалось в переменное с помощью инверторов, затем с помощью трансформатора повышалось и выпрямлялось. В пушке вместо магнитной фокусировки применена электростатическая, что упростило конструкцию и снизило вес установки.

16 октября 1969 г. корабль «Союз-6» успешно приземлился. Вертолёты поиска прибыли на место приземления через 10 минут, к этому времени космонавты уже самостоятельно выбирались из спускаемого отсека.

Сварку в открытом космосе впервые провели космонавты С. Савицкая и В. Джанибеков 14 июля 1984 г. во время полета на космическом корабле «Союз Т-12»

В открытом космосе были проведены эксперименты по электронно-лучевой сварке с помощью сварочного аппарата УРИ (универсальный ручной инструмент). Этот аппарат позволял осуществлять сварку, резку, пайку металла, нанесение покрытий. Данные операции выполнялись короткофокусной электронно-лучевой пушкой, которую космонавт держал в руке. Аппарат весил около 30 кг, а электронно-лучевая пушка – 2,5 кг.

25 июля 1984 г. космонавты В. Джанибеков и С. Савицкая вышли в открытый космос. В. Джанибеков оборудовал сварочный пост и подготовил инструмент к работе. Рабочее место оператора-сварщика отвечало всем требованиям техники безопасности. С.Савицкая выполнила операции резки, сварки, пайки и нанесения покрытий. Работа в открытом космосе продолжалась три часа.

Для сварки использовались сталь и титан, качество соединений было признано высоким, хотя при резке расплавленный металл плохо удалялся из реза в связи с невесомостью.

Проведенные космонавтами Савицкой и Джанибековым эксперименты показали, что оборудование имеет высокую степень надежности, а сварка в космосе – весьма перспективное дело.

Владимир Джанибеков рассказывает — Пришлось порядком потрудиться. Мне тогда довелось выполнять работу носильщика, сварщика и даже… папарацци. Нужно было взять с собой в открытый космос целую кипу вещей: сварочный аппарат, образцы металлов, теле- и фотокамеры. Все, конечно же, тащил я. Это был мой первый выход в открытый космос. Руки заняты ношей, хвататься за выступы на станции приходилось ногами. Поэтому сложно было удержать равновесие. Светлана тем временем надежно заякорилась в месте, отведенном для эксперимента. Она приступила к работе, а я снимал об этом телерепортаж, затем вооружился фотоаппаратом и щелкал им, словно папарацци.

Светлана сварила и спаяла по одному шву. С остальными образцами работал я. Скажу честно, к концу эксперимента у меня немели руки: их так передавили металлические кольца, которыми перчатки крепятся к скафандру выше запястья, что кровь к пальцам едва поступала.

- Как вы защищали глаза от сварочных лучей

- Там ТАКОЕ яркое солнце, что свечение сварки на его фоне не слишком выделяется. Нам не понадобились сварочные щитки, достаточно было световой защиты, которой оснащены стекла шлемов. На них нанесено покрытие на основе золота. Когда смотришь через него, предметы приобретают желтоватый оттенок.

- А брызги раскаленного металла представляли опасность?

- Нет. Я даже ловил их в кармашек, расположенный на рукавице скафандра.

- Эксперимент закончился без ЧП?

- К счастью, да. У нас была постоянная связь с Центром управления полетами, где находились инженеры, отвечающие за этот эксперимент. Мы могли рассчитывать на их подсказки. Но этого не понадобилось.

29 июля экипаж «Союза Т-12» благополучно вернулся на Землю. Некоторое время спустя был создан новый аппарат для сварки в космосе – «Универсал».

[~DETAIL_TEXT] =>

- Как вы защищали глаза от сварочных лучей

- А брызги раскаленного металла представляли опасность?

- Нет. Я даже ловил их в кармашек, расположенный на рукавице скафандра.

- Эксперимент закончился без ЧП?

28.07.2015

- Как вы защищали глаза от сварочных лучей

- А брызги раскаленного металла представляли опасность?

- Нет. Я даже ловил их в кармашек, расположенный на рукавице скафандра.

- Эксперимент закончился без ЧП?

www.alfa-industry.ru

Факты о космосе

Наша Вселенная – это неповторимое место, которое человек пытается понять на протяжении всей своей истории. Хотя человечество прошло долгий путь исследования космоса, все новые и новые «космические» открытия совершаются ежедневно. И неважно, что это - алкогольное облако в центре Вселенной или Теория Относительности Эйнштейна – каждая такая находка дает обширное поле для работы астрофизикам. Все это также интересно и людям, чья профессия не связана с астрономией. Когда вы прочтете 25 Невероятных фактов о Космосе, вам самим захочется отправиться покорять космос.

Млечный Путь

Сегодня, после захода Солнца, не поленитесь посмотреть в небо. В зависимости от того, насколько темно на улице, вы наверняка увидите несколько тысяч звезд. Все эти звезды находятся в нашей галактике, Млечный путь. Вы даже можете увидеть невооруженным глазом одну из других галактик, стоит только приглянуться.

Другие галактики

Сейчас вы наверняка почувствуете себя совсем крошечным, но ученые установили, что во Вселенной есть больше сотен миллиардов галактик, и ни одну мы не можем разглядеть без телескопа. Более того, каждая из этих галактик содержит в себе миллиарды звезд. Общее количество звезд во Вселенной составляет 10 квинтильонов, (10 с 21 нулями). Интересно, что звезд во Вселенной намного больше, чем песчинок на всей Земле.

Темная материя

Все звезды, галактики и черные дыры во Вселенной составляют всего 5% от ее массы. Это удивительно, но 95% массы неисчислимо. Ученые решили назвать это таинственное вещество «темной материей» и по сей день никто не может точно определить его характер.

Алкогольное облако

Хотите открыть собственный бар? Лучшего места, чем Стрелец В2 вам не найти. Несмотря на расстояние 26000 световых лет от Земли, это газопылевое облако содержит много миллиардов литров винилового спирта. Конечно, его нельзя пить, но это органическое соединение имеет большое значение для существования жизни на Земле в целом.

Ядерная Луна

В конце 50-х годов прошлого века, команда людей, именуемая «Проект А119» решила, что запустить ядерную ракету на Луну будет очень хорошим решением. Почему? Очевидно, они надеялись, что это обеспечит им успех в Космической гонке. К счастью, план так и не осуществился.

Иллюзия Понцо

Вы когда-нибудь замечали, что когда Луна находится прямо на линии горизонта, она кажется больше? Это не так. Этот эффект – плод воображения нашего мозга. Подумайте о том, что происходит, когда вы видите на горизонте своих друзей. Хотя вы видите их маленькими, ваш мозг отказывается воспринимать эти размеры. Кое-что похожее происходит и с Луной. Феномен, известный как Иллюзия Понцо, заключается в том, что мозг искажает размеры Луны и делает ее больше, чем она на самом деле есть. Не верите? В следующий раз, когда вы посмотрите на увеличенную Луну, закройте все остальное руками. Вот видите, она сразу уменьшится.

Луна имеет запах пороха

Выйдя на поверхность Луны, астронавты миссии «Аполлон» ощутили запах пороха и безумно мягкую на ощупь пыль. Ученые еще не определили природу этого явления, так как существует два различных сочетания лунной пыли. Она состоит в большей степени из маленьких частиц диоксида кремния.

Самый большой алмаз

В 2004 году ученые обнаружили самый большой алмаз, когда-либо зафиксированный во Вселенной. На самом деле это компактная звезда, с диаметром 4000 км и ядром, содержащим в себе 10 миллиардов триллионов карат. Находится этот «алмаз» на расстоянии 50 световых лет от Земли.

День на Венере длиннее, чем год

Странно, но Венера вращается вокруг Солнца быстрее, чем вокруг своей оси. Это значит, что день на Венере длится дольше, чем год. По «местному» времени Вторая Мировая война закончилась всего 56 дней назад.

Сатурн не тонет

Сатурн – огромная планета, но если поместить ее в емкость с водой, она всплывет на поверхность. Плотность Сатурна составляет 0,687 г/см3, в то время как воды – 1000 кг/м3. Но, к сожалению, это явление никто никогда не увидит, так как емкости диаметром в 120000 км не существует.

Холодная сварка

Когда две части металла в касаются друг друга в открытом космосе, они крепятся друг к другу. В то время как сварка обычно проходит под воздействием тепла, в этом случае частицы соединяет вакуум, т.е. получается «холодная сварка». Но как тогда космические корабли могут находиться в открытом космосе? Ответ прост. Еще на Земле их покрывают слоем окисленного вещества, чтобы предотвратить это явление. Так что риск того, что космические корабли прикрепятся друг к другу, чрезвычайно мал.

У Земли есть больше одного спутника

Здесь не идет речь о второй Луне. Просто ученые открыли несколько астероидов, которые сопровождают Землю во время ее движения вокруг Солнца.

Космический мусор

Вокруг Земли вращается более 8000 объектов. Большая часть классифицируется как «космический мусор» или обломки, оставленные космическими кораблями и миссиями в прошлом.

Читать продолжение >>>

v-kosmose.com

Сварка в космосе - сварка достигла небывалых высот. Холодная сварка в космосе

Если два куска металла приложить друг к другу в вакууме, они «срастутся»

Как происходит сварка в космосе?

Сварка в космосе - сварка достигла небывалых высот

История изобретения космической сварки

Сварка в космосе - развитие идеи со временем

Развитие идеи

Доработка и расширение возможностей

Сварка в космосе сейчас

1. История сварки в космосе. Сварка в космосе

Похожие главы из других работ:

2. История астрономии

5. Условия для жизни в космосе

2.2 Самое интересное о космосе

1.2 История астрологии

Животные в космосе

2.8 Черные дыры в космосе

2. УСЛОВИЯ ДЛЯ ЖИЗНИ В КОСМОСЕ

1. История открытия

6. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЙ

2. Методы и способы сварки в космосе

История открытия Урана

2. История открытия

2.7 История и применение

2.2 Геологическая история

Сообщение о жизни в космосе.

Первая сварка в космосе

Факты о космосе

Млечный Путь

Другие галактики

Темная материя

Алкогольное облако

Ядерная Луна

Иллюзия Понцо

Луна имеет запах пороха

Самый большой алмаз

День на Венере длиннее, чем год

Сатурн не тонет

Холодная сварка

У Земли есть больше одного спутника

Космический мусор

Товар добавлен к сравнению

Товар добавлен в корзину

Вы заказали товар.

Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время.