Тара и упаковка для космоса

18:46 13/04/2017
Комментарии 0 👁 2 873

Гагарин

12 апреля 1961 г состоялся первый полёт человека в космос. Полёт длился 108 мин. Системы жизнеобеспечения, в частности питания, первых космонавтов предусматривали рационы питания, позаимствованные в Советской армии. С увеличением длительности пребывания человека в космосе, особенно после начала запуска орбитальных станций стала проблема оптимизации видов упаковки для питания космонавтов.

В условиях невесомости, приём пиши должен осуществляться максимально удобно, исключая попадание пищи в пространство космического корабля. Поэтому, на начальном этапе, было принято решениё осуществлять приём пищи через горловину алюминиевой тубы, удерживаемую губами космонавта. Для максимального исключения загрязнения пространства корабля крошками и каплями, предпочтение отдавалось пастообразным продуктам.

В большом ассортименте космическая пища расфасовывалась в тубы. (в простонародии – тюбики). Корпус тубы делался из алюминия с целью снижения веса тары и возможности уменьшения объёма путём смятия после использования.

Характерной особенностью космических туб, было наличие отверстия в бушоне (колпачок тубы), через которое продевалась капроновая нить, прикреплённая к корпусу тубы этикеткой.

Такое техническое решение обусловлено частыми потерями мелких предметов в условиях невесомости. Случайное касание космонавтом любого предмета придавало предмету ускорение, и уносило в любую точку пространства корабля. Не зафиксированный мелкий предмет может случайно попасть космонавту в органы дыхания во время сна, повредить оборудование, даже создать аварийную ситуацию попав например на уплотнение шлюза герметизирующего отсека корабля.

Со временем от туб отказались, отдав предпочтение сублимированным продуктам, приготовление которых происходит непосредственно перед употреблением, путём смешивание с водой определённой температуры в герметичных полимерных пакетах. Предпочтение обусловлено малым весом продуктов сублимационной сушки. По разным источникам, доставка 1 кг. груза на орбиту, обходится в 5 – 7 тысяч долларов (зависит от типа ракетоносителя).

Поскольку длительность пребывания людей в космосе увеличивалась, рацион питания предусматривал разнообразие продуктов с необходимой пищевой и энергетической ценностью.

По этой причине на орбиту доставлялись продукты, в том числе и в металлических консервных банках. Разнообразие питания с учётом индивидуальных предпочтений космонавтов, улучшает психологическое состояние человека при длительных полётах в условиях замкнутого пространства, а следовательно его работоспособность.

Поэтому необходим запас разнообразной консервной продукции в металлических консервных банках.
Первые консервы на орбите были такие же, как и на прилавках магазинов. В дальнейшем их стали готовить специально. Этим и сегодня занимается Бирюлёвский Экспериментальный Завод (БЭЗ). С ним работает Институт Космического Питания, входящий в институт Специальной Пищевой Технологии (СПТ). Продукция БЭЗ предназначена не только для космонавтов, но и для Российской армии в отдельных случаях для спортивных экспедиций.

Как и с первыми консервными банками в истории человечества, так и с «космическими» .возникла проблема их вскрытия.

Напомню: «Банки с первыми консервами были толщиной чуть меньше миллиметра, чтобы их открыть требовались специальные приспособления, производители рекомендовали использовать для этих целей слесарный инструмент».

На орбиту поставлялись консервы в алюминиевых банках в комплекте со складным ключиком. Таким ключиком укомплектовывалась спец. пайки для питания военнослужащих.

Консервный нож З-38

Консервный нож З-38

Наличие отдельного мелкого элемента, даже закрепленного на капроновой нити. создавало ту же опасность возможного попадания в пространство станции постороннего предмета. Сегодня на орбите используются крепежи – «липучки», установленные на панелях и оборудовании, для исключения «витания» мелких предметов, инструментов и деталей. «Случайные» потери собираются на вентиляционных решетках.

На одной из встреч с представителями института космического питания, мною было предложено использование легковскрываемых крышек (ЛВК), для закатки алюминиевых консервных банок. ЛВК активно использовались на Земле.

Консервная банка

Таким образом, упрощалось вскрытие банки и исключается не нужный, а порой и опасный, мелкий предмет на орбитальной станции – консервный нож.

Сразу предупредил, что внедрение ЛВК требует проверки. Дело в том, что лёгкое вскрытие обеспечивает просечка в плоскости алюминиевой крышки на глубину, составляющую примерно половину толщины.
Иногда во время автоклавирования банок с консервной продукцией происходит нарушение герметичности по линии просечки.

При перепаде давления во время стерилизации происходит либо вдавливание крышки внутрь, либо вспучивание. На практике это явление компенсируется частотой и величиной подачи противодавления на этапе нагрева и охлаждения банки при автоклавировании. Не большие перепады давления компенсируется рельефами (бомбажными кольцами) на поле крышки. Основное предназначение бомбажных колец это предотвращения необратимой деформации металла при вздутии банки. Без них многие банки с консервами воспринимались бы, как бракованные.

Было высказано предположение, что во время старта ракеты возникают перегрузки, которые могут привести к разгерметизации банки по линии просечки.

Спустя, некоторое время узнал от представителей Института космического питания, что банки с ЛВК успешно прошли испытание полётом в космос. Тогда меня попросили придумать новое «полезное» техническое решение.

Прочитав и просмотрев информацию о питании космонавтов, сформировались следующие требования.
– Ограничение по весу, доставляемого на орбиту груза ( 1 кг. доставки груза – 5 000 долларов), следовательно банка должна быль металлической, но лёгкой т.е изготовленная из алюминиевой консервной ленты.
– Ограничение по объёму доставляемого на орбиту груза. Используют круглые банки (мне не смогли объяснить почему?). Логичнее применять банки прямоугольного сечения.

Для примера: при составлении раскройных карт на консервную жесть для прямоугольных бланков корпуса коэффициент использования листа составляет 95-98% . Для круглой высечки крышки -78%.. Следовательно, нужно использовать банки прямоугольные, чтобы не «возить воздух».
– Исключение посторонних предметов в пространстве станции. Тут возникает трудность. В условиях невесомости необходимы навыки космонавта по контролю усилия для не полного отрыва легковскрываемой крышки. Иначе, оторванную крышку с заострённой кромкой можно потерять. Появляется вероятность пореза человека.

Тогда было предложено модернизировать конструкцию штампа, производящего операцию просечки для лёгкого вскрытия крышки. В рабочем инструменте оснастки штампа должен стачивается участок, обеспечивающий «мостик», который не позволяет крышке полностью отделяться от корпуса.
В Институт космического питания было передано техническое решение в форме заявки на патентование полезной модели:

Выдержка из текста: «ЛВК «космос» с неполной надсечкой линии отрыва может изготавливаться для банок любого типоразмера. Предпочтение следует отдавать банкам прямоугольной конструкции с целью оптимизации использования пространства грузового отсека. ЛВК «космос» может изготавливаться из алюминиевой консервной ленты и белой консервной жести. Конструкция ЛВК «космос» аналогична легковскрываемой крышке с периферийной надсечкой, используемой для закатки металлических банок. Отличие состоит в том, что надсечка, обеспечивающая лёгкое вскрытие крышки, наносится не по всей периферии поля крышки. Определённый сегмент поля крышки не надсекается. В результате, после вскрытия крышки она не полностью отделяется от корпуса. Схема ЛВК «космос» для круглых банок приведена на ил. 1.

Схема ЛВК «космос»

Иллюстрация 1

Схема ЛВК «космос» для банок прямоугольной и фигурно–прямоугольной конструкции приведена на ил. 2.

Схема ЛВК «космос»

Иллюстрация 2

Техническим результатом изобретения является:
– упрощение процесса вскрытия консервных банок;
– сокращение времени на вскрытие;
– исчезает необходимость в отдельно поставляемом консервном ноже;
– сокращение количества утилизируемых предметов на орбите;
– повышение безопасности космонавтов в полёте».

Дополнительное преимущество такой конструкции баки – возможность укладки в опорожнённую банку не нужных предметов (например использованных салфеток). Наполненная «космическим мусором» банка прикрывается крышкой и отправляется в утилизационный отсек.
Техническое решение не запатентовано. Судьба внедрения не известна.

Бывший зав. отделом тары
ВНИКТеК Шавырин В.А.
8-916-333-51-47

Добавить комментарий