ПЛЕЧЕВОЙ ШАРНИР СКАФАНДРА Российский патент 1997 года по МПК B64G6/00 A62B17/00 

Изобретение относится к области авиационной и космической техники, а именно к высотным скафандрам, предназначенным для спасения летчиков и космонавтов при разгерметизации кабины летательного аппарата и для работы в открытом космосе.

Известен плечевой шарнир скафандра, содержащий герметичный подшипник, оболочку, продольную силовую систему и поперечные силовые элементы.

Недостатком этой конструкции является невозможность опускания руки космонавта вниз вдоль корпуса скафандра. Поза с раздвинутыми руками /из-за такой конструкции плечевого шарнира/ приводит к большим габаритам скафандра под внутренним избыточным давлением, что затрудняет его перемещение через люки космической станции и затрудняет операции внутри шлюзовой камеры.

Кроме того, рабочая зона космонавта невелика, что ограничивает его возможности в монтажных операциях при работе в открытом космосе.

Наблюдается несоответствие кинематики движения плечевого шарнира и плечевого сустава человека.

Технической задачей является улучшение его эксплуатационных характеристик путем улучшения кинематики и соответственного уменьшения изгибающего момента плечевого шарнира.

Указанная задача достигается тем, что поперечные силовые элементы выполнены в виде обшитого тканью проволчного каркаса чечевицеобразной формы, ширина которого в середине равна ширине подшипника, а концы каркаса подвижно закреплены на осях вращения звеньев продольной силовой системы. Диаметр ближайших к подшипнику поперечных силовых элементов меньше его внутреннего диаметра, а диаметр последующих поперечных силовых элементов больше, чем у предыдущих, но меньше чем внутренний диаметр подшипника на величину не менее двойной толщины оболочки, причем шарнирна часть оболочки выполнена в виде сферы, а гладкая часть в виде конуса с вырезом в подмышечной части. Кроме того, оболочки шарнира снабжены закрепленной на ней силовой лентой, проходящей через паз, выполненный в ближайшем к гладкой части оболочки проушине.

На фиг. 1 показан плечевой шарнир в опущенном состоянии: на фиг. 2 в поднятом состоянии на 90^o; на фиг. 3 сечение А-А по продольной силовой системе; на фиг. 4 увеличенный вид продольной силовой системы; на фиг. 5 - развертка поперечного силового элемента; на фиг. 6 развертка шарнирной части оболочки; на фиг. 7 развертка гладкой части оболочки; на фиг. 8 сечение В-В по поперечным силовым элементам; на фиг. 9 крепление поперечного силового элемента к оболочке.

Плечевой шарнир скафандра содержит подшипник 1 и оболочку, состоящую из шарнирной части, на которой образованы три изолированных гофра 2 и гладкой переходной части 3. На подшипнике установлена проушина 4, которая через звено 5 с двумя осями вращения 6 связана с проушиной 7. На гладкой части оболочки закреплена силовая лента 8, которая пропущена через паз 9 в проушине 7 и закрепляет последнюю на оболочке 3. На осях вращения 6 звена 5 установлены с возможностью вращения поперечные силовые элементы 10, выполненные в виде проволочных каркасов чечевицеобразной формы и обшитые тканью 11, посредством которой они скреплены с оболочкой шарнира.

Плечевой шарнир скафандра работает следующим образом.

При подаче избыточного давления в скафандр и соответственно в плечевые шарниры скафандра поперечные силовые элементы 10 и элементы продольной силовой системы /проушины 4 и 7, звено 5 оси вращения 6 и силовая лента 8/ воспринимают на себя силовую нагрузку. Благодаря наличию этих элементов шарнир не увеличивает свою длину в продольном направлении, а в поперечном позволяет сформировать изолированные гофры 2. Использование в шарнире изолированных гофров снижает его изгибочную жесткость, а три гофра обеспечивают весь диапазон подвижности руки в плечевом суставе. При сгибании разгибании плечевого шарнира изменяются углы взаимного расположения поперечных элементов 10 и в зоне сжатия они последовательно друг за другом заходят внутрь подшипника 1 на всю его ширину, убирая излишнюю часть оболочки 2 в зоне сжатия в зазор между поперечными силовыми элементами 10.

Шарнирная часть оболочки служит для подвижности, а гладкая переходная часть для размещения силовой ленты плечевого шарнира.

Использование проушин 4 и 7, звена 5 и осей вращения 6 позволяет перемещаться геометрическому центру вращения шарнира в процессе его изгиба, что снижает изгибную жесткость шарнира, а использование силовой ленты 8 позволяет равномерно распределить нагрузку от избыточного давления в скафандре по оболочке рукава.

Обшивка тканью 11 поперечных силовых элементов 10 позволяет закрепить их на оболочке шарнира и соединить их с гофрами 2.

Выполнение поперечных силовых элементов 10 в виде каркасов из закаленной пружины позволяет обеспечить им необходимую прочность и жесткость, и в то же время снизить вес шарнира, а выполнение каркасов из двух частей /верхней и нижней/, позволяет им изменять углы взаимного расположения при сгибании - разгибании шарнира и тем самым снизить его изгибочную жесткость.

Использование: в области авиационной и космической техники, а именно, в высотных скафандрах, предназначенных для работы в открытом космосе. Сущность изобретения: продольная силовая система плечевого шарнира скафандра выполнена из проушин 4 и соединена звеном 5 с двумя осями вращения 6, а поперечный силовой элемент 10 выполнен в виде обшитого тканью проволочного каркаса чечевицеобразной формы, причем концы каркасов подвижно закреплены на осях вращения звеньев 5. Кроме того шарнирная часть оболочки 2 выполнена в виде сферы, а гладкая часть - в виде конуса с вырезом с подмышечной области. Диаметр ближайших к подшипнику 1 поперечных силовых элементов меньше его внутреннего диаметра, а диаметр последующих поперечных силовых элементов больше чем у предыдущих, но меньше чем внутренний диаметр подшипника на величину не менее двойной толщины оболочки. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Плечевой шарнир скафандра, содержащий герметичный подшипник, оболочку, продольную силовую систему и поперечные силовые элементы, отличающийся тем, что поперечные силовые элементы выполнены в виде обшитого тканью проволочного каркаса чечевицеобразной формы, ширина которого в середине равна ширине подшипника, а концы каркасов подвижно закреплены на осях вращения звеньев продольной силовой системы, кроме того диаметр ближних к подшипнику поперечных силовых элементов меньше его внутреннего диаметра, а диаметр последующих поперечных силовых элементов больше, чем у предыдущих, но меньше, чем внутренний диаметр подшипника на величину не менее двойной толщины оболочки, причем шарнирная часть оболочки выполнена в виде сферы, а гладкая часть в виде конуса с вырезом в подмышечной части. 2. Шарнир скафандра по п.1, отличающийся тем, что оболочка шарнира снабжена закрепленной на ней силовой лентой, проходящей через паз, выполненный в ближайшей к гладкой части оболочки проушине.