КОСМИЧЕСКАЯ КАТАПУЛЬТА Российский патент 2000 года по МПК B64G1/16 

Изобретение относится к космонавтике и может использоваться при работе в открытом космосе.

С развитием космических аппаратов растет их сложность и габаритные размеры. Появляются задачи в осуществлении как сложных ремонтно-диагностических работ, так и устранения мелких неполадок, когда, например, не раскрылась полностью какая-либо штанга, поддерживающая край пленочного полотна, когда для раскрытия штанги не хватает уже и импульса двигательной установки, не хватает искусственно вызванной вибрации или толчка, создаваемого эластичным снарядом пружинного или иного ружья.

Известны индивидуальные реактивные установки для перемещения космонавта в открытом космосе, например, описанная в журнале Aviation Week & Space Technology N 9,1983 г. (принятая за прототип).

При всей целесообразности и необходимости такой установки, недостатками прототипа можно считать сложность установки и ее высокую цену; необходимость иметь запас рабочего тела для приведения ее в действие; при ошибках космонавтов струи сопельных газов могут наносить серьезный вред - портить пленочные устройства, например пленочные солнечные батареи, развернутые в космосе.

Цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить возможность перемещений космонавта в желаемом направлений и возвращение его к месту старта без затрат рабочего тела.

Возможность достижении цели обеспечивается тем, что космическая катапульта имеет закрепляемое на космическом аппарате основание, снабженное шарнирными устройствами со штопорами для ориентации космонавта перед стартом, направляющие штыри, пусковую пружину, катушку с закрепленным на ней концом свернутого гибкого канатика, снабженную электромеханическим устройством намотки канатика, имеет скользящую по штырям стартовую раму, снабженную прицельным устройством, ножной и двумя ручными - опорами для фиксации на раме космонавта перед стартом, катушку с закрепленным на ней другим концом гибкого канатика, снабженную своим электромеханическим устройством намотки канатика, при этом одна из ручных опор имеет кнопку для старта рамы с космонавтом и торможения их в полете, а также и скобу запуска электромеханического устройства для намотки распущенного канатика, а вторая ручная опора выполнена как одно целое с рабочим инструментом, например с телескопической штангой, причем опора имеет кнопку отделения ручной опоры от рамы; при этом катапульта имеет дополнительную катушку, закрепляемую на штыре гермоскафандра, распoложенном вблизи центра тяжести космонавта в скафандре, имеющую дополнительный, канатик, один конец которого закреплен на дополнительной катушке, а на втором конце канатика закреплены карабин и подпружиненный зажим, причем дополнительная катушка снабжена тормозом-трещеткой и имеет свой блок с электромеханическим устройством для намотки распущенного канатика; при этом ножная опора рамы имеет подпружиненные планки приземления, причем концы планок намагничены и на них закреплены эластичные подушки.

На фиг. 1 - общий вид катапульты и космонавта в предстартовом положении.

На фиг. 2 - то же, вид сверху.

На фиг. 3 - вид катапульты по стрелке А на фиг. 1.

На фиг. 4 - разрез шпангоута по Б-Б на фиг. 3, в схематическом изображении.

На фиг. 5 - разрез правой рукояти по В-В на фиг. 2.

На фиг. 6 - то же, вид рукояти по стрелке Г на фиг. 5,
На фиг. 7 - разрез левой рукояти по Д-Д на фиг. 2.

На фиг. 8 - то же, вид рукояти по стрелке Е на фиг. 7.

На фиг. 9 - разрез блока вспомогательной катушки с канатиком.

На фиг. 10 - схема спуска космонавта.

Космическая катапульта имеет раму 1 для размещения в ней космонавта 2 в космическом скафандре, имеет закрепляемое на космическом аппарате основание и снабженное шарнирными устройствами 4, 5, стопорами 6, 7, для ориентации космонавта перед стартом, направляющие штыри 8, закрепленную на основании пусковую пружину 9, надетую на полый штырь 10, катушку 11 с закрепленным на ней концом гибкого канатика 12, снабженную электромеханическим устройством намотки 13. Скользящая по штырям 8 рама 1 снабжена прицельным устройством 14, ножным 15 и двумя 16, 17 ручными опорами для фиксации на раме 1 космонавта перед стартом, катушку 18, закрепленную на шпангоуте 19, на которой закреплен второй конец канатика 12, снабженную своим электромеханическим устройством 20 намотки канатика 12. Одна из ручных опор 16 имеет кнопку 21 для старта рамы с космонавтом и дальнейшего торможения их в полете, а также и скобу 22 запуска электромеханического устройства 20 для намотки распущенного канатика. Вторая ручная опора 17 выполнена как одно целое с рабочим инструментом, например с телескопической штангой 23, причем опора имеет кнопку 24 быстрого отделения ручной опоры 17 от рамы. Космическая катапульта имеет дополнительную катушку 25, закрепленную на штыре 26 гермоскафандра, расположенном вблизи центра тяжести космонавта в скафандре, имеющую дополнительный канатик 27, один конец которого закреплен на катушке 25, а на втором конце канатика закреплены карабин 28 и подпружиненный зажим 29, причем дополнительная катушка снабжена трещоточным тормозом 30 и имеет свой, отъемный от корпуса катушки блок 31 с электромеханическим устройством для намотки распущенного канатика 27. Ножная опора 15 рамы 1 имеет подпружиненные пружинами 32 планки 83 приземления, причем концы планок намагничены и на них закреплены эластичные подушки касания 34.

Основание 3 имеет отверстия для его крепления на внешней стороне космического аппарата, а также отверстие большого диаметра 85 для возможности крепления основания на штанге, дистальный конец которой выдвинут в космос, что расширяет сферу возможных направлений запуска космонавта в космос.

Кнопка 21 на ручной опоре 16 рамы 1 скреплена с подпружиненной планкой 36. Нажатие кнопки через канатик 37 и ролики 38 оттягивают подпружиненную защелку 39, что приводит к старту рамки с космонавтом. Более глубокое нажатие кнопки 21 вызывает перемещение катушки рамки 40 и тормозная колодка 41 вызывает торможение катушки 11. Нажатие на скобу 22 вызывает сцепление оси 42 с осью катушки 11, срабатывание микротумблера 42, запуск электродвигателя (не показан) и намотку на катушку 11 развернутого с нее канатика.

Кнопка 24 на ручной опоре 17 скреплена с пленкой 44 и через нее с рычагами 45,46 управляет пружинами 47, 48, которые при нажатии кнопки стягиваются и высвобождают опору 17 с телескопической штангой 23. Штанга имеет внутренний полый стержень 49, подпружиненный пружиной 50. На дистальном конце стержня закреплен сменный инструмент - подпружиненный эластичный опорный наконечник 51. Штанга раздвигается нажатием на спуск 52.

Кнопки 52 и 53 служат для запуска и остановки микродвигателя вспомогательной катушки 25.

Рычаг 54 служит для затяжки винтового фиксатора 7; рычаг 55 - для затяжки кулачкового фиксатора 6; 56 - зубчатка тормоза; 57 - фиксатор конца штанги 23; 56 - штыри подсоединения скафандра; 58 - крупногабаритная конструкция, например, солн.батарея.

Устройство работает следующим образом. Сначала, исходя из ситуации, выбирается место старта рамы с космонавтом, и если нет заранее предусмотренных нарезных отверстий для крепления основания катапульты, то их предварительно готовят, например на внешнюю оболочку космического аппарата приклеивают пластину с двумя нужными нарезными отверстиями. Затем, используя прицельное устройство 14, рычагами 54, 55 затягивают фиксаторы положения шарниров 4, 5 в том положении, при котором рама с космонавтом оказывается направленной строго на цель. Заняв нужное положение на раме, космонавт нажатием кнопки запускает себя стоя неподвижно, и лишь подтормаживая себя при приближении к пункту назначения. В принципе, все действия по запуску и возвращению космонавт может выполнять самостоятельно, однако, как требует техника безопасности, должен присутствовать и второй космонавт: для подстраховки, для помощи.

Чтобы не вызывать вращения, покачиваний, летящий космонавт начинает двигаться лишь при непосредственном подлете к объекту назначения: чтобы схватиться рукой, зацепиться или опереться штангой, накинуть петлю захвата, для чего конец штанги должен быть оснащен соответствующим инструментом.

На месте прибытия космонавт может выполнить работу не покидая стартовую раму. Однако, если это нужно, космонавт может отстегнуться, пристегнуть раму карабином к объекту назначения, пристегнуться самому (вспомогательный карабин не показан) и, тем или иным образом перемещаясь по объекту назначения, на ногах или перехватываясь руками, выполнить запланированную работу. После этого с использованием канатика вспомогательной катушки 25, космонавт возвращается к раме, пристегивается к ней, прикрепляет к объекту назначения пружинный зажим 29 канатика 27 и начинает спуск к месту старта, пользуясь при этом электромеханическим устройством 20 для намотки канатика 12. Спуск выполняется при этом так, как показано на фиг. 10, когда канатик вспомогательной катушки распускается, а основной канатик собирается. Прибытие к месту старта выполняется на планке 33, рядом с основанием катапульты - около точки куда космонавт-дублер закрепляет вспомогательным карабином участок канатика 12. Выполнять спуск космонавта может и дублер. Для этого он расстопоривает катушку 11 и использует механизм 13, в то время как механизм 20 может быть расстопорен.

Положительный эффект устройства исключается в следующем:
- обеспечивается возможность перемещений космонавта в желаемых направлениях и возврата его к месту старта без затрат на это массы рабочего тела;
- устройство может быть установлено на внешней обшивке летательного аппарата, а также на дистальном конце выдвинутой в космос штанги, что увеличивает сферу возможных направлений старта космонавта;
- в случае крайней необходимости возможен самозапуск космонавта и его медленное возвращение, причем, чтобы не спуститься на основание катапульты, космонавт использует раздвинутую штангу;
- использование вспомогательной катушки на груди космонавта и то, что вспомогательный канатик выдергивается всегда с некоторым усилием под воздействием тормоза-трещетки, космонавт колебательно-вращательных покачиваний не испытывает и спускается ногами вперед к месту старта, прибыв к месту старта космонавт может оставить вспомогательный канатик в натянутом положении или же смотать на вспомогательную катушку, предварительно потянув за него и этим отцепить пружинящий захват;
- при обслуживании крупногабаритных объектов, например пленочных солнечных батарей размерами в десятки и сотни метров, а также при развертывании и монтаже подобных объектов, космические катапульты могут успешно использоваться под присмотром и страховке реактивными аппаратами индивидуального назначения.

Изобретение относится к космонавтике и может использоваться при работах в открытом космосе. Согласно изобретению, катапульта содержит пусковую пружину, катушку с канатиком и электромеханическим приводом его намотки, стартовую раму для космонавта и основание. Основание снабжено шарнирными устройствами со стопорами для ориентации космонавта перед запуском. Рама может скользить по направляющим штырям и снабжена прицельным устройством, ножными и двумя ручными опорами. Второй конец канатика связан с катушкой, закрепленной на шпангоуте рамы. Ручные опоры катапульты снабжены кнопками управления полетом. Катапульта имеет дополнительную вспомогательную катушку с канатиком, позволяющую космонавту возвратиться к месту старта. Изобретение дает возможность космонавту перемещаться в открытом космосе и возвращаться к месту старта без затрат рабочего тела. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Космическая катапульта, содержащая раму для размещения в ней космонавта в выходном гермоскафандре, отличающаяся тем, что включает в себя закрепляемое на космическом аппарате основание, снабженное шарнирными устройствами с двумя взаимоперпендикулярными осями и стопорами для ориентации положения космонавта перед стартом, направляющие штыри, пусковую пружину, катушку с закрепленным на ней концом гибкого канатика, снабженную электромеханическим устройством для намотки развернутого канатика, катушку с закрепленным на ней другим концом гибкого канатика, снабженную собственным электромеханическим устройством намотки канатика, при этом рама выполнена скользящей по штырям, снабжена прицельным устройством, ножной и двумя ручными опорами для фиксации космонавта на раме перед стартом, одна из ручных опор имеет кнопку для старта рамы с космонавтом и их торможения в полете, а также скобу запуска электромеханического устройства для намотки канатика, а вторая ручная опора выполнена заодно с рабочим инструментом, например с телескопической штангой, причем данная опора имеет кнопку ее отделения от рамы, при этом катапульта снабжена дополнительной катушкой, закрепленной на штыре гермоскафандра вблизи центра тяжести космонавта в скафандре и имеющей дополнительный канатик, один конец которого закреплен на катушке, а на втором конце канатика закреплены карабин и подпружиненный захват, причем дополнительная катушка снабжена трещоточным тормозом и имеет собственный блок с электромеханическим устройством для намотки развернутого канатика. 2. Космическая катапульта по п.1, отличающаяся тем, что ножная опора стартовой рамы имеет подпружиненные планки приземления, причем концы планок намагничены и на них закреплены эластичные подушки.