Дополнительные технические детали
Аварийные ситуации – отказ двигателя
Система Аварийного Спасения (САС)
Прежде всего, сколько у «Кон-Тики» двигателей ? Хотя в первоисточнике двигатель и упоминается всегда в единственном числе, я считаю, что двигателей должно быть три. И вот почему:
Во-первых, это пассажирский катер – что если единственный двигатель откажет ? Страшновато было бы садится в такую машину. Тем более, что на большинстве лун нет атмосферы – парашюты не помогут. Хотелось бы иметь резервный движок...
Во-вторых: управление ракетой напоминает балансировку карандаша на пальце. Обычно это делается:
а) отклонением (качанием) либо всего двигателя, либо его сопла (с использованием гибкого газовода)
б) установкой дополнительных рулевых двигателей
в) использованием газовых рулей в потоке истекающего газа
Все три способа усложняют конструкцию двигателя, предполагают наличие движущихся элементов и, в конечном итоге, снижают надежность. Не будем забывать, это серийный катер – он должен быть устроен просто и надежно. Не лучше ли поставить три одинаковых движка ? Таким образом, мы:
во-первых, создаем почти трехкратный резерв надежности
во-вторых, упрощаем систему управления и стабилизации (управляя подачей топлива в двигатели)
Следуя той же логике, баки должны быть по возможности разделены – каждый двигатель должен питаться из своего бака. Это, естественно, не исключает возможности перекачивать топливо и окислитель из одного бака в другой. Но в нештатной ситуации аварийный бак должен быть немедленно отсечен от общей магистрали.
Итак, двигателей три. Но что же будет, если один из них откажет ? Оставшиеся два закрутят катер – управлять им будет невозможно. И отклонить вектор тяги уже нельзя: мы отказались от качания двигателей. Что же делать ?
А вот что. В нормальной ситуации, двигатели, естественно, направлены параллельно. А что если повернуть сопла так, чтобы вектор тяги каждого двигателя проходил через центр масс катера ? Тогда катер не будет закручиваться.
Таким образом, у каждого сопла должно быть два фиксированных положения: нормальное и аварийное. Если отказывает один или два двигателя, оставшиеся сопла должны быть переведены в аварийное положение.
Конечно, здесь есть много «но»:
Но не будем забывать – это экстренная ситуация. Это все-таки лучше, чем остаться совсем без двигателей. А так, при исправной системе ориентации, корабль можно посадить и на одном двигателе.
Мы знаем из первоисточника, что у «Кон-Тики» предусматрена возможность отстрела двигательного отсека:
«...Потом последовал отстрел двигательного отсека. Мы молча наблюдали, как сверкающий барабан, медленно кувыркаясь, уходит в черноту космоса. Я четко себе представлял, хотя и не мог этого видеть, как преобразился сейчас «Кон-Тики» - стал в⭄вое ниже, превратился в приплюснутый диск, увенчанный сзади хвостовым оперением.»
Действительно, это имеет смысл. Ракета – штука опасная даже в конце XXI века. У нас на борту три с половиной тонны топлива и окислителя. Не дай бог: рванет двигатель, осколки пробьют баки, пары керосина смешаются с кислородом – дальше понятно... Другого выбора в этой ситуации нет – нужно срочно отстреливать весь двигательный отсек. Такая возможность безусловно должна быть предусмотрена.
Но когда угроза взрыва исчезнет, немедленно встанет другой вопрос: что теперь делать ? Как посадить корабль без двигателей ?
Перепелкин садится на воду с горизонтальной скоростью около 80 м/с. Это почти 300 км/ч. Нужно ли объяснять, что было бы при такой посадке ? Каким же загадочным образом наши герои отделались синяками ?
«...Сто, девяносто, восемдесят (метров в секунду) ! Я удерживал его под углом сорок пять градусов – максимум подъемной силы, - только скорости уже не хватало и мы рухнули вниз !..
...Но падать нам было некуда – под нами была вода. Толчок был сильный, я удержался в кресле каким-то чудом.»
Вот уж, действительно, чудом... Но в конце XXI века чудеса случаются крайне редко и нам остается предположить только одно. Что Перепелкин (видимо, от волнения) забыл упомянуть о том, что произошло между многоточиями в его рассказе. А именно, о срабатывании двигателей САС.
Любой пилотируемый корабль должен быть оснащен средствами спасения экипажа. Основные двигатели могут отказать, топливо может вытечь через дыру в баках – есть еще много причин, по которым корабль может лишиться тяги. В таких ситуациях нельзя лишать экипаж шанса на спасение. Как же спасти экипаж в падающем корабле, не имеющем тяги ?
«Кон-Тики» - это лунный катер. Как правило, на лунах атмосферы либо нет совсем, либо она довольно разреженная. Следовательно, парашют, как средство спасения отпадает. Остаются тормозные твердотопливные ракеты/патроны – двигатели САС. Компьютер включает их в точно расчитанный момент за секунды до столкновения с поверхностью. Если хватит мощности и тормозной импульс расчитан правильно, то скорость может быть погашена почти до нуля.
Для успешного торможения и посадки также необходима правильная ориентация корабля. В принципе, двигатели системы ориентации представляют собой отдельную систему, полностью независимую от главных двигателей:
«...Микродвигатели ориентации работали четко. К счастью, они были расположены на основании кабины, не были связаны с двигательным отсеком...»
Но даже если они откажут, САС сможет посадить корабль. Твердотопливные патроны расположены по окружности кабины: если включить один (или несколько) на несколько секунд раньше остальных, то к моменту начала тормозного импульса корабль развернется в нужное положение. Манипулируя временем включения и отсечки патронов, в принципе, можно посадить корабль используя только двигатели САС. Но, конечно, для совершения такого маневра нужен точный расчет – без помощи компьютера с ним справится только очень опытный (или везучий) пилот.
Даже при использовании основных двигателей (не говоря уже о двигателях САС), скорость при посадке не всегда удается погасить точно до нуля. Остаток скорости гасят посадочные опоры. А что если они неисправны ? Или пришлось отстрелить весь двигательный отсек, к которому они крепятся ? В любом случае, необходимо иметь резервную систему мягкой посадки.
Она должна быть легкой и надежной. Она должна занимать мало места. Она может быть одноразовой. Звучит похоже на надувной баллон-аммортизатор. Именно на него и приводнился «Кон-Тики» после тормозного импульса патронов САС.
Кстати, не будь этого баллона, не было бы и этого идиллического финала путешествия:
«...Прозрачная крышка была откинута, кругом был безбрежный синий простор, сверху – белые облака. Нас обдувал слабый ветерок. Мы сидели, потставив голые спины земному солнцу и дышали земным воздухом...»
В открытом океане, какой бы не стоял штиль, врядли возможно открыть колпак кабины: судно с плавучестью и устойчивостью «Кон-Тики» быстро захлестнут и перевернут волны. Если бы не баллон САС, то наши герои парились бы в герметичной кабине под палящим солнцем...