HomeСварка стали › Сварка стали в необычных условиях

Сварка стали в необычных условиях

Сварка стали в необычных условияхПодготовка к освоению космоса началась задолго до первого запуска искусственного спутника. Большую работу пришлось выполнить проектировщикам и строителям заводов и стартовых площадок. Поработали и сварщики. Все ответственные конструкции на стартовой площадке также сварные. Некоторым из них приходится работать в крайне трудных условиях.

 

Удар мощного пламени, вырывающегося из-под ракеты, принимает на себя сварной пламеразделитель весом 650 тонн, высотой 12,7 м. А резервуары для хранения топлива, системы подачи его в баки да и сами топливные баки ракет должны выдержать чрезвычайное переохлаждение. Конструкция их непроста — бак в баке. Точность изготовления высокая, размеры огромны.

 

Трубопровод для подачи жидкого водорода сделан из никелевого сплава. Этот трубопровод находится внутри другого трубопровода, изготовленного из алюминиевого сплава. Трубопроводы для подачи керосина и сверхактивного топлива изготовлены из нержавеющей стали, а трубопровод для подачи жидкого кислорода — из алюминиевого сплава. Легко сказать — «изготовлен».

 

Различные материалы, сотни неповоротных стыков (значит, сварочная ванна будет во всех пространственных положениях). И при всем этом самые высокие требования к качеству сварных соединений. Вот почему, помимо обычного для космической техники сплошного рентгено-контроля качества шва, обычных гидро- и пневмоиспытаний изделий, их подвергали быстрым охлаждениям жидким кислородом или азотом.

 

Необычные условия Ракета-носитель выводит в космос корабль или станцию. В необычных условиях предстоит жить и работать людям. Люди отдают себя под защиту космического корабля. Но и металлы, пластмассы, другие материалы, из которых сделан корабль, сами подвергаются действию перегрузок, перегреву и другим всевозможным «космическим» процедурам. И даже с самым высококачественным материалом, может случиться множество « неприятностей ».

 

Можно ли заварить трещину или пробоину в космических условиях? А как сварить из отдельных блоков большие космические конструкции?

Как вы уже знаете, некоторые способы сварки и на Земле выполняют в «полукосмических» условиях — в вакууме. К числу таких способов относятся электроннолучевая и диффузионная сварка.

 

Причем диффузионная сварка не связана с расплавлением и свободной кристаллизацией металла, а значит, почти не зависит от невесомости. Более того, схватывание плотно сжатых деталей — явление, подобное диффузионной сварке, — иногда в условиях космоса может произойти и самопроизвольно. Для предотвращения этого явления принимаются даже специальные меры. Однако диффузионная сварка требует очень точной подгонки кромок и усилий для сдавливания деталей.

 

Поэтому при выборе способов сварки для исследования в космических условиях было решено уделить основное внимание наиболее «неясным» и в то же время наиболее распространенным и надежным способам дуговой, электроннолучевой и контактной сварки. Необходимо было установить, как ведет себя жидкий металл сварочной ванны в условиях невесомости, какую опасность представят пары металла для космонавтов, для аппаратуры и всего корабля.

 

Космические условия заставили сварщиков задуматься над многими научными и техническими вопросами. Например, чтобы существовало дуго-плазменное состояние вещества, требуется ионизировать какое-то вещество. А ионизировать нечего — в пространстве между электродом и изделием вакуум. Даже если допустить, что потом, после возбуждения, дуга будет гореть в парах металла, то как быть сначала, в чем и как ее возбудить?

 

Или, например, при дуговой сварке плавящимся электродом образуются капли, на размер и направление полета которых сильно влияет сила тяжести и сила поверхностного натяжения. В условиях космоса сила тяжести отсутствует, а сила поверхностного натяжения изменяется. Страшно даже представить, что может наделать раскаленная капля металла, свободно летающая по космическому кораблю.

 

Летающая лаборатория. Для проверки и исследований перспективных способов сварки в космосе необходимо было провести тщательные лабораторные исследования. Наиболее сложно было одновременно имитировать вакуум и невесомость. Для этого был создан комплекс оборудования из вакуумных камер, механических форвакуумных и сорбционно-гетерных насосов, сварочной аппаратуры и аппаратуры управления.

 

Осциллографы и скоростные кинокамеры предназначались для регистрации основных параметров режима, поведения ванны и капель. Чтобы получить невесомость, комплекс разместили в самолете, переоборудованном под лабораторию. Непривычно выглядят такие полеты. Самолет то взмывает вверх, то опускается вниз, как будто плывет по огромным волнам высотой в несколько километров, и на гребне этой крутой волны все, что не прикреплено, самостоятельно парит в кабине самолета.

 

Тогда-то в наступившей на несколько секунд невесомости спешат провести очередной эксперимент сотрудники Института электросварки. По мере расширения программы космических исследований им все больше и глубже приходилось вникать в разнообразные способы сварки, осваивать обилие сложных приборов и аппаратов. Исследовать и разрабатывать сразу несколько способов сварки!

 

Эксперименты в летающей лаборатории обогатили сварочную науку интересными наблюдениями. Обширные и разносторонние исследования позволили установить наиболее характерные особенности различных способов нагрева и сварки (электроннолучевого, плазменного, дугового, гелиосварки и т. д.). Но некоторые эксперименты в летающей лаборатории до конца провести не удалось.

 

Только первые секунды с начала сварки существовал в камерах глубокий вакуум, а потом они наполнялись таким количеством газов и паров, что насосы не успевали их откачивать. Но в самолете нельзя было поставить достаточно большую камеру и более мощные насосы. Коротким оказалось и время искусственной невесомости — металл объемом свыше 10-15 мм3 уже не успевал закристаллизоваться за это время, и изучить до конца процессы формирования шва оказалось чрезвычайно сложно.

 

Тем не менее предварительные эксперименты в летающей лаборатории дали ценный научный материал, без которого нельзя было спроектировать специальную установку для сварки в условиях околоземного космоса. «Вулкан» — так было названо комплексное автоматическое устройство, смонтированное сотрудниками Института электросварки на космическом корабле «Союз-6».

 

16 октября 1969 г. летчики-космонавты космического корабля «Союз-6» Г. С. Шо-нин и В. Н. Кубасов впервые в мире выполнили сварку в космосе. На установке «Вулкан» были последовательно сварены образцы из различных материалов плазменной дугой, дугой с плавящимся электродом и электронным лучом. Одновременно был испытан и способ разделительной резки электронным лучом.

 

Лучше всех протекал процесс сварки электронным лучом. Для нормального формирования сварного соединения космические условия не стали препятствием. Режим сварки (сила тока, напряжение дуги) плавящимся электродом остался таким же, как и при сварке на Земле. Неплохо плавился соединяемый металл, и образовавшийся шов был плотный, без газовых и шлаковых включений.

 

Неожиданно по-разному стала вести себя дуга в двух различных способах дуговой сварки. При сварке плавящимся электродом длительный устойчивый дуговой разряд существовал в парах материала электрода. Для создания дуги с неплавящимся электродом был испытан вариант плазменной сварки — через узкий канал сопла подавался газ, в котором и должна была гореть дуга.

 

Но этот газ мгновенно рассеивался сразу же на выходе из сопла, концентрация его в дуговом промежутке оказалась недостаточна для того, чтобы получить сжатую дугу и добиться стабильного плавления кромок. Летом 1973 г. эксперименты по сварке были проведены на станции «Скайлэб» американскими астронавтами. Первые шаги сварки в космосе дали обнадеживающие результаты. Многое удалось выяснить, но… еще больше возникло неясностей.

 

Так, например, из-за невесомости изменяются условия разделения жидкой, твердой и газообразной фаз в зоне сварки, а значит, необходимы дополнительные меры, чтобы предотвратить поры и включения в швах. Огромная разница в температурах близкорасположенных участков (космический холод и рядом нагрев до плавления) вызовет чрезмерные деформации и напряжения.

 

Большие трудности возникают и при создании сварочной аппаратуры, от которой требуется высокая надежность и безопасность, минимальная масса и максимальная мощность и еще многое другое. И это, конечно, не все проблемы, и, вероятно, даже не самые основные. Они будут возникать с каждым новым шагом человека в космическое пространство.

Обнадеживающие результаты. Эксперименты и практические работы в космосе выдвигают не только проблемы, но и приятные и интересные загадки. Например, обнаружено, что количество прожогов при сварке тонких листов резко уменьшилось.

 

В обычных, земных условиях соединения толщиной 3 мм и меньше сваривать трудно. Необходимо, чтобы сила тока, скорость сварки, условия теплоотвода и другие параметры режима строго поддерживались постоянными. Особенно трудно работать вручную. Стоит только сварщику чуть-чуть замедлить движение руки с держателем или горелкой, как дуга пробивает тонкий лист насквозь и металл из ванны «убегает» на тыльную сторону листов: типичный рез вместо шва.

 

То же самое при сварке в земных условиях происходит, если увеличивается зазор или одна из кромок вдруг поднимется над уровнем другой. Иное дело — космические невесомость, вакуум, холод. Даже при значительных зазорах и превышениях кромок металл в ванне стягивался, «раны» на швах мгновенно как бы зарастают сами собой. Кроме того, сила тяжести — одна из основных сил, с которой должен считаться и «воевать» земной сварщик.

 

А космическому оказалось легче управляться с этими самыми электродными каплями. Еще одна приятная неожиданность. Прочность сварных швов — то, за что в конце концов борются сварщики и что иногда причиняет катастрофические разрушения и жертвы, вдруг увеличилась на 30-40%. И не на каких-нибудь рядовых сплавах, а на самых что ни есть космических — нержавеющих и титановых. При этом заметно измельчается структура металла. Этот эффект еще подлежит изучению.

 

Ремонт космических конструкций. В 70-80-х гг. темпы космических исследований в лаборатории и непосредственно в космических станциях непрерывно возрастали. В 1971 г. в ИЭС им. Е. О. Патона была разработана ручная электроннолучевая пушка. Ее испытания в большой барокамере сразу же доказали пригодность аппаратуры не только для сварки, но и для пайки и резки. Без этих операций немыслим монтаж и ремонт космических конструкций.

 

С середины 70-х гг. возрос интерес к покрытию элементов космических конструкций. На орбитальной станции «Салют-4» поврежденное отражающее металлическое покрытие зеркала телескопа было напылено металлом, испаряющимся с раскаленной вольфрамовой нити. А уже на станцию «Салют-6» грузовой корабль «Прогресс-7» доставил установку ¦ Испаритель».

 

С июня 1979 г. почти в течение 3 лет работали на установке летчики-космонавты СССР В. В. Рюмин, В. А. Ляхов, Л. И. Попов, В. В. Коваленок и В. П. Савиных. На землю было спущено более 180 образцов, покрытых различными металлами и сплавами, комбинированными слоями. Когда же исследовали эти образцы, то обнаружили, что некоторые из них обладают такими свойствами, о которых на Земле и не догадывались.

 

Что же представляет собой «Испаритель», разработанный в ИЭС им. Е. О. Патона. Эта очень компактная (как и положено космическим) установка состоит из блока питания электроэнергией и из собранных в другом блоке электроннолучевой пушки, тигля и манипулятора с держателями. Испаряемый материал помещается в проплавной тигель. Пучок электронов с огромной энергией бьет по материалу.

 

Оттуда вырывается поток паров. Перемещая взаимно пучок электронов и тигель, можно управлять направлением потока. Пар, как ему и положено по законам физики, попадая на холодные подложки, конденсируется. Все выглядит как будто бы просто. Но эта кажущаяся простота — результат оригинальных решений сложных задач, таких, как создание компактного, сравнительно легкого источника питания пушки, тигля особой конструкции для веществ с температурой плавления до 2000 К, многого другого.

 

Загадка полярного сияния. Кстати, многие «космические находки» сварщиков оказались очень необходимыми и для иных целей. Так, например, малогабаритные, высоконадежные источники питания и электроннолучевые пушки пригодились геофизикам для интересных экспериментов под кодовыми названиями «Зарница» и «Араке».

 

В северных районах нашей страны, в других приполярных странах и регионах часто наблюдаются полярные сияния. Ученые уже давно занимались таинственным небесным явлением. Среди различных гипотез были предположения о том, что свечение атмосферы вызывают потоки космических частиц, попадающих в ловушки — магнитные силовые линии. Они движутся вдоль линий и врываются в атмосферу там же, где и входят в нее линии.

 

Интересная гипотеза ждала подтверждения до тех пор, пока сварщики не создали электроннолучевую установку. Источник высокого напряжения и пушка, предназначенные для космической технологии, были установлены на ракету и запущены на невидимую магнитную силовую линию. Залпы из пушки были зарегистрированы приборами, не отличившими их от полярного сияния.

 

В эксперименте «Араке» нашу сварочную пушку к границам земной атмосферы донесла французская ракета. Беззвучные электронные залпы раздались в южном полушарии. Электроны пронеслись вдоль невидимой магнитной линии и вызвали искусственное полярное сияние в небе над Архангельском. Необыкновенное явление сотворено обыкновенными руками.

 

Новый шаг в освоении космического пространства — крупные конструкции. Как их создавать, из чего строить? Уже на стадии доставки элементов космос выдвигает несколько условий, которые на Земле (на суше и под водой) почти никогда во внимание не принимаются. Например, детали и сами конструкции должны: быть легкими и в то же самое время достаточно прочными;

 

занимать как можно меньше места при транспортировке в космическом корабле и быть как можно крупнее в космосе; поглощать на свое изготовление наибольшую (как можно большую) часть времени, энергии, оборудования на Земле и наименьшую долю трудозатрат при работах в космосе.

 

Сварщиками предложены интересные варианты, удовлетворяющие необходимым требованиям. На Земле можно видеть вышки, мачты, мосты и другие сооружения из различных труб. Они сравнительно легки и прочны. Но как быть с местом? Посылать в космос пучки труб? Впрочем, будут ли эти трубы, уголки, балки квадратного или другого сечения — все равно их нужно отправить в большом количестве. А как быть со вторым нашим условием: «меньше места при транспортировке»? И здесь как раз настало время вспомнить о сворачиваемых резервуарах, которые изготавливают в цехах.

 

Одна из аналогичных космических конструкций — обычная труба круглого сечения. Для ее изготовления берут две тонких ленты из упругого высокопрочного металла. Накладывают их друг на друга и сваривают длинные стороны этого двойного длинного прямоугольника. Получается плоская труба. Ее всю чуть-чуть раздувают, а концы раскатывают, как и положено, под круг.

 

Теперь на торец можно приваривать заглушки. Условия сварки заготовок не сложные. Металл шва должен быть такой же упругий и гибкий, как и основной, а сам шов — абсолютно герметичен. Следующая операция, так же в принципе известная, — сворачивание. Такая труба выглядит как пожарный шланг, смотанный на катушке. Так труба и запускается в космос.

 

А там — вакуум. И совсем небольшого количества воздуха внутри трубы вполне достаточно, чтобы свернутый «шланг» раздулся и выпрямился. Впрочем, труба не обязательно должна быть прямая и не обязательно круглая. Можно сделать такую заготовку, что в космосе она превратится в кольцо-тор, в раму и т. п. На таких конструкциях могут быть заранее приварены различные уголки, кольца, необходимые для крепления других деталей.

 

Нетрудно догадаться, что большим преимуществом этих конструкций является высокая степень заводской готовности, и другие варианты преобразуемых конструкций, например замкнутые герметичные оболочки из гофрированных листов. В сплюснутом виде они занимают мало места, а в космосе их объем увеличивается в десятки раз.

 

Будущее началось сегодня. Но вот заготовки космических конструкций изобретены, доставлены к месту назначения и готовы к монтажу. Дальше — монтаж: подогнать, завинтить, заварить… В космосе сварщик работает в скафандре. Воздух совсем в небольшом количестве распирает и выпрямляет металлические трубы. Что со скафандром? От раздувания его удерживает упругий каркас.

 

На преодоление сопротивления скафандра движению пустой руки нужно усилие в десятки килограммов. А ведь нужно еще и работать. Так что ошиблись те, кто думал, что в условиях невесомости будет легко собирать космические дома и города.

 

Сварщики, точнее конструкторы и технологи ИЭС им. Е. О. Патона, учитывая эти трудные условия работы, создали портативную электроннолучевую пушку, получившую название УРИ (универсальный рабочий инструмент). Космонавты В. А. Джанибеков и С. Е. Савицкая после работы на станции «Са-лют-7» в июле 1984 г. отметили хорошие эксплуатационные качества УРИ. Разумеется, были высказаны и замечания.

 

В ходе нового крупномасштабного космического эксперимента «Маяк», выполненного в открытом космосе Л. Кизимом и В. Соловьевым на орбитальной станции «Салют-7» 28 и 31 мая 1986 г., использовался несколько улучшенный вариант УРИ. Он стал заметно проще и удобнее в работе. А главное, было доказано, что новая модификация инструмента уже может быть рабочим органом робота-сварщика, которому и будет поручено собирать в космосе конструкции различного назначения.

 

В эксперименте «Маяк» были проверены не только сварочные инструменты. В открытом космосе наши космические монтажники испытали специальный фермосборочный агрегат УРС. Внутри агрегата была заложена ферма — решетчатая балка. Космонавты развернули ее на длину до 15 метров: образовалась рабочая площадка, на которой разместились исследовательские приборы, а один из них сразу же начал определять, как чувствует себя сама ферма, и объективно установили: работает космическая конструкция прекрасно.

В конце этого эксперимента шарнирная ферма была свернута и упакована в УРС.

 

А при необходимости ее шарниры можно было сварить, и тогда она превратилась бы в стационарную конструкцию, способную выдерживать еще, большую нагрузку. На таких фермах можно будет монтировать крупногабаритные солнечные батареи. Сам фермосборочный агрегат является прообразом автоматов и роботов, предназначенных для разворачивания в космосе линейных ферменных конструкций протяженностью до нескольких сот метров.

 

В ходе эксперимента «Маяк» были проведены и другие интересные испытания. Особо следует сказать о приборе для изучения свойств материалов, работающих в условиях открытого космоса, созданном в Харьковском политехническом институте. Уже сейчас очень важно знать, в каком состоянии находится космический корабль, не износились, не повредились ли его детали. Прибор этот, быть может, станет родоначальником диагностических систем, которые будут обеспечивать безопасность полета.

 

Итак, за один космический полет удалось охватить основные проблемы сооружения и эксплуатации больших космических конструкций. Сделан серьезный шаг в будущее. Накопленный опыт может быть использован для сооружения орбитальных поселений, первые проекты которых уже разработаны. Предполагается, что в начале 90-х гг. экипаж таких поселений составит 50 человек, а к началу следующего века — 1000 человек. Здесь будут выполняться крупные экономические программы, выплавляться новые сплавы, решаться проблемы новых технологий, здравоохранения, охраны окружающей среды и т. п.

 

выдающегося события первой космической сварки остался незамеченным другой, менее эффективный, но очень перспективный и очень важный для человечества эксперимент. В 1970 г. на дне реки Днепра в районе города Дцепропетровска на десятиметровой глубине впервые в мировой практике была осуществлена полуавтоматическая сварка прочноплотным швом стального трубопровода высокого давления.

 

В принципе подводная дуговая обработка металлов — резка и сварка — известна около 100 лет. В 80-х гг. прошлого века русский физик-электротехник Д. А. Лачинов разрезал дугой стальные пластины, погруженные в воду. Удачные эксперименты по резке и сварке под водой провел и Н. Н. Бенардос.

 

В годы Великой Отечественной войны подводная электродуговая сварка и резка штучными электродами с влагонепроницаемой обмазкой стала широко применяться для ремонта многочисленных повреждений подводных частей кораблей и разрушенных мостов, при аварийных и спасательных работах на флоте. Но это был ручной способ ремонта.

 

В течение нескольких столетий мировой океан служил дорогой, связывающей страны и континенты. В настоящее время он приобретает существенное . значение и как потенциальный источник пищи, энергии, минеральных ресурсов, а также как территория для размещения промышленных предприятий. Возрастает мировая добыча нефти и газа на континентальном шельфе, где скважины размещают на глубинах до 200 м.

 

Стальные свайные основания для буровых платформ, глубинные трубопроводы большого диаметра, подводные нефтехранилища, обитаемые и необитаемые подводные станции стали уже реальностью. Существуют проекты атомных плавающих в море электростанций и даже целых городов. Богатые залежи марганцевых и ферромагнитных конкреций, находящиеся на дне океана, могут стать важнейшим источником металлов.

 

Для этого придется перерабатывать их на месте добычи на автоматизированных предприятиях. Конечно, все конструкции, допускающие изготовление в надводном положении, рационально сваривать до погружения. Но и подводной сварке останется огромнейший объем работ при монтаже металлических конструкций, их ремонте, реконструкции.

 

Сварщики в различных странах мира накапливают опыт подводных работ, ищут научные решения многочисленных проблем. Уже сейчас подводная сварка нашла большое применение при строительстве мостов, портовых сооружений, буровых платформ, эстакад, подводных трубопроводов и др. Разработаны два метода сварки, которые условно называют сухой и мокрый.

 

При «сухом» методе в месте проведения сварочных работ устанавливают и закрепляют обитаемую камеру, открытую снизу. В эту камеру подают сжатый воздух

(или смесь газов), который вытесняет воду и освобождает место ремонта. Процесс сварки в таких условиях почти не отличается от обычной сварки на суше, но метод этот очень дорог и имеет ограниченные возможности — не ко всякому подводному сооружению удается «подобраться» с камерой.

 

«Мокрый» метод более экономичен, прост и универсален. Однако непосредственное окружение зоны сварки водой не проходит бесследно ни для процесса сварки, ни для качества шва. Что же происходит при сварке под водой? Какие проблемы возникли?

 

При соблюдении условий подготовки и сварки (не очень отличающихся от обычных) дуга под водой горит устойчиво и обладает всеми своими нормальными свойствами. Хотя дугу и окружает вода, горит она непосредственно в газовом пузыре, образующемся в результате испарения и разложения воды.

 

Устойчивое горение дуги объясняется принципом минимума энергии, проявляющемся так же, как и при формировании сжатой плазменной дуги. Усиление охлаждения столба дуги приводит к более интенсивному выделению энергии, что компенсирует возросшую ее потерю. Выражается это в повышении напряжения.

 

С увеличением глубины погружения возрастает и давление в зоне сварки. Как при «мокром», так и при «сухом» методах из-за этого изменяется кинетика и равновесие химических реакций в сварочной ванне. Но составы флюсов, обмазок, проволок рассчитаны на «работу» при нормальном давлении.

 

Значит, возникает риск обеднить ванну каким-либо веществом или, наоборот, ввести лишние вещества. Естественно, чем выше давление, тем больше растворяется в металле кислорода и водорода. С повышением давления в зоне сварки увеличивается и глубина проплавления.

 

Мы не будем останавливаться на других научных, технологических и конструкторских проблемах и особенностях подводной сварки. В СССР, в США, Японии, Великобритании, Франции и ряде других стран сварке под водой уделяют серьезное внимание. Уже проведено много исследований, разработаны технологические процессы сварки дугой (в углекислом газе, в аргоне, в смеси газов, лежащим штучным электродом), взрывом и электронным лучом. Сконструированы горелки с водяной завесой, сохраняющей газовый пузырь в зоне сварки.

 

В Институте электросварки им. Е. О. Патона создан специальный полуавтомат для сварки электродной проволокой, и сварщик-водолаз получил возможность работать без перерывов на закрепление нового электрода. Одновременно разработана и особая, электродная проволока, обеспечивающая необходимый состав и свойства металла шва.

 

Трудно переоценить значение этого достижения советских сварщиков в реализации грандиозных планов освоения морей и океанов. На смену сварщику-ручнику пришел оператор, вооруженный удобным портативным аппаратом, который обеспечивает получение на больших глубинах соединений, полностью отвечающих даже наиболее высоким требованиям земных технических условий.

 

Однако это только первые, хотя и важные, успехи. Время основных проблем сварки под водой и их решения еще не наступило. Робот-сварщик в космосе и под водой. Большая роль в освоении космоса и океанских глубин отводится полуавтоматическим устройствам, управляемым человеком, и автоматическим устройствам, действующим автономно.

 

Как быть со сваркой? Кто или что будет выполнять сварку? Полностью и окончательно ответить на этот вопрос пока нельзя — необходимы серьезные исследования этой проблемы. Но вероятнее всего сварщикам придется создавать специальные роботы.

 

Какими они будут?

Пока что мы можем представить их себе в общих чертах.

Для ликвидации метеоритных повреждений нужны специальные ремонтные работы. Им должна быть доступна любая точка на поверхности космической станции. Датчики-течеискатели обнаружат пробой, обследуют его и передадут соответствующие данные на бортовую ЭВМ, которая рассчитает и подготовит программу работы. Робот, получив команду, направится к месту повреждения и приступит к делу.

 

При желании человек будет следить за сваркой с помощью телевизионной системы. Роботы должны иметь возможность перемещаться по всей поверхности по соответствующим направляющим, выходя на них из своих ангаров. Но в космосе, в условиях невесомости, так просто робот двигаться не может.

 

Он оторвется от поверхности станции, за исключением тех редких случаев, когда на ней будет создана искусственная гравитация. Малоперспективно применение магнитных опор — «космические» сплавы в основном немагнитные. Исключено применение и вакуумных присосов.

 

Возможно, на поверхности свариваемых космических изделий необходимо будет предусмотреть специальные технологические выступы, которые могут быть использованы для удержания и движения робота. Возможны и другие, пока еще не найденные варианты.

 

При изготовлении и реконструкции космических станций и кораблей потребуется, вероятно, другой тип роботов. Так как порядок операций разрабатывается заранее, то и последовательность сборки в космосе можно задать и запрограммировать еще на Земле.

 

Бортовая ЭВМ нужна будет только для того, чтобы вносить в работу робота необходимые коррективы. А когда сооружение станции закончится, робот-строитель вернется на базу.

 

Много серьезных научно-технических проблем необходимо преодолеть прежде, чем удастся создать космического робота-сварщика. Такой робот должен иметь достаточно мощный источник питания, обладать развитой системой приема внешней информации, позволяющей отыскать объект сварки, правильно ориентировать рабочий орган (электрод или электроннолучевую установку) относительно изделия и контролировать ход процесса сварки.

 

Система управления такого робота, должна обеспечивать не только перемещение рабочего органа в пространстве по заданной и желаемой траектории, но и управление всем циклом и параметрами режима сварки. Сварщикам придется создавать и «подводного» робота-сварщика. Здесь также появляются новые проблемы — и общие с космическими, и свои, вызванные особенностями среды.

 

Трудностей с перемещением как будто не предвидится. Можно легко создать нулевую плавучесть и без труда плавать рядом с изделием. Для передвижения по вертикали достаточны сравнительно простые средства, управляющие величиной архимедовой силы. Нетрудно закрепиться — для этого пригодны устройства, использующие силу гравитации, или вакуумные присос ы.

 

Однако под водой, особенно на больших глубинах, человек должен находиться в толстостенном снаряде, защищающем его от гидростатического давления воды. Непосредственно контактировать с окружающей средой сварщик-водолаз не может, движения его стеснены водолазным снаряжением. Неустойчивое положение и плохая видимость затрудняет работу, а на глубине человек вообще теряет работоспособность.

 

Даже такая простейшая задача, как приварка к затонувшим судам проушин для крепления стропов, при глубинах немногим более 100 м, становится неразрешимой. Здесь необходим автомат-сварщик. Он должен найти соответствующее место на судне, зачистить от краски и ржавчины, сориентировать и прижать проушину и, наконец, приварить ее к судну прочным швом. Такую работу, сварку предварительно состыкованных трубопроводов, металлоконструкций из стандартных деталей смогут вести и роботы первого поколения с жесткой программой, если их немного усовершенствовать.

 

Более 95% океана имеет глубины, недоступные водолазам. Поэтому в будущем сборочно-сварочные работы придется выполнять подводным автономным роботам, получающим инструкции с базы. Здесь сварщикам предстоит большая исследовательская работа по созданию методов и средств глубоководной сварки.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.