АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫЙ СКАФАНДР КОСМОНАВТА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2009 года по МПК B64G6/00 B64D25/00 

Предлагаемое изобретение относится к аварийно-спасательному космическому скафандру мягкого типа.

Известны аварийно-спасательные скафандры (АССК) типа СК, Ястреб, Сокол, Стриж [1], применяемые при полете человека в космос. Основной задачей таких АССК является спасение космонавта в случае разгерметизации кабины космического корабля на наиболее опасных участках полета: стартовой позиции и выведении, динамических операций на орбите, спуска на Землю.

Собственно любой АССК представляет собой систему, герметизированную по отношению к внешней среде и выполненную в виде комбинезона из двухслойной оболочки, с раздельными силовой оболочкой (наружной) и размещенной внутри нее герметичной (внутренней) оболочкой, имеющей шлем с остеклением и устройством для автоматического закрытия иллюминатора, съемные перчатки и манжетки, внутренний теплозащитный костюм с системой вентиляции, верхнюю защитную одежду, ботинки, шлемофон и другие устройства, обеспечивающие возможность пребывания в ней до нескольких часов. Внутренний объем герметичной оболочки соединен с регулятором давления в скафандре, предохранительным клапаном и через объединенный разъем коммуникаций (шлангов) с бортовой индивидуальной системой жизнеобеспечения космонавта (ИСОЖ), размещенной на борту космического аппарата. Для управления процессами, осуществляемыми внутри АССК, снаружи герметичной оболочки установлены пульт управления пневмосистемами и пульт управления электросистемами (см. [1, стр.264, рис.11.3-4]).

Для быстрого одевания АССК служит грудной распах на силовой оболочке и устройство, называемое аппендикс, на герметичной оболочке. Закрытие распаха осуществляется либо шнуровкой (АССК «СК»), либо силовой молнией (АССК «Стриж»). Герметизация внутренней оболочки достигается скручиванием материала аппендикса и фиксацией скрученного материала, например, резиновым жгутом.

К недостаткам существующих АССК следует отнести небольшое время нахождения в них космонавта (не превышающее 3 суток) из-за ограниченного объема внутри скафандра, не позволяющего обеспечить необходимое количество и качество движений и создающего дискомфорт при длительном нахождении в скафандре: шлем, крепящийся к мягкой оболочке скафандра, давит на плечи, шарнирные соединения требуют дополнительных усилий при движениях ([1] стр.69), ([2] стр.60, 63).

В качестве прототипа взят АССК «Стриж» - скафандр мягкой конструкции ([1] с.с.238-244), разработанный на основе АССК «Сокол-КВ» и «Сокол КВ-2», с встроенным шлемом.

Аварийно-спасательный скафандр космонавта «Стриж» содержит силовую оболочку и размещенную внутри нее герметичную оболочку с элементами входа внутрь оболочек и устройством герметизации входа, шлем с остеклением, регулятор давления, объединенный разъем коммуникаций, связанный с индивидуальной бортовой системой жизнеобеспечения космонавта (ИСОЖ), и другие элементы, обеспечивающие защиту человека от неблагоприятных окружающих условий.

В нормальном полете скафандр вентилируется воздухом кабины. В аварийной ситуации скафандр герметизируется и параметры газовой среды внутри скафандра обеспечиваются за счет работы ИСОЖ по замкнутому контуру. Терморегулирование космонавтов в скафандрах обеспечивается за счет работы холодильно-сушильного агрегата, входящего в ИСОЖ.

В АССК «Стриж» предусмотрена возможность питья при закрытом шлеме, а также имеются средства впитывания мочи и поглощения запахов. Максимально допустимое время нахождения в АССК «Стриж» не превышает 12 часов.

Техническим решением предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик скафандра и обеспечение возможности безопасного и более комфортного пребывания в разгерметизированной кабине в течение длительного (~10 суток) времени.

Технический результат достигается тем, что в аварийно-спасательном скафандре космонавта для транспортного средства, содержащем силовую оболочку и размещенную внутри нее герметичную оболочку с элементами входа внутрь оболочек и устройством герметизации входа, шлем с остеклением, объединенный разъем коммуникаций, регулятор давления, в отличие от известного герметичная и силовая оболочки, а также шлем с остеклением выполнены за одно целое с жесткой конструкцией транспортного средства внутри его объема, образуя при наддуве герметизированную систему, при этом герметичная и силовая оболочки выполнены произвольной формы, например в виде полусферы с увеличенным внутренним объемом скафандра.

Внутри герметичной оболочки аварийно-спасательного скафандра космонавта предлагается разместить ложемент с устройством индивидуальной фиксации космонавта, пульт управления ИСОЖ, пульт управления электросистемами, устройство освещения и средства удаления продуктов жизнедеятельности. Кроме того, предусматривается, что жидкая питательная среда будет подаваться через объединенный разъем коммуникаций, через который также будут отводиться и жидкие продукты жизнедеятельности.

В отличие от конструкции прототипа герметичная и силовая оболочки не повторяют по форме силуэт космонавта, а имеют произвольную форму с увеличенным внутренним объемом, позволяющим неоднократного изменять позы космонавта при длительном пребывании в АССК, осуществлять мероприятия для поддержания жизнедеятельности в течение длительного времени, выполнять комплекс профилактических физических упражнений.

Суть изобретения поясняет фиг.1, 2, на которых приведены:

на фиг.1 - структурная схема АССК;

на фиг.2 - герметичное соединение силовой и герметичной оболочек с жесткой конструкцией.

Предлагаемый АССК содержит (см. фиг.1) силовую оболочку 1, охватывающую герметичную оболочку 2, силовая оболочка 1 и герметичная оболочка 2 соединены герметично по периметру с жесткой конструкцией 3 (например, с креслом или с элементами корпуса транспортного средства) и со шлемом с остеклением 4. Силовая оболочка 1, герметичная оболочка 2, жесткая конструкция 3 и шлем с остеклением 4 образуют при наддуве герметизированную по отношению к внешней среде (кабине) систему.

Силовая оболочка 1 имеет элемент входа внутрь АССК - распах 5 с силовой молнией 6, а герметичная оболочка 2 - аппендикс 7 с резиновым жгутом 8 (устройством герметизации входа).

Внутри герметичной оболочки 2 размещены ложемент 9 с устройством индивидуальной фиксации космонавта 10, пульт управления ИСОЖ 11, пульт управления электросистемами 12 и устройство освещения 13, подсоединенные к жгуту электрокабелей 14, имеющему связь с бортовыми системами через гермопроходник 15, а также средства удаления продуктов жизнедеятельности (на фиг.1 не показаны).

На жесткой конструкции 3 установлен объединенный разъем коммуникаций 16, связанный газожидкостными магистралями с индивидуальной бортовой системой жизнеобеспечения космонавта (ИСОЖ), размещенной на борту транспортного средства (на фиг.1 не показана).

Регулятор давления 17 размещен внутри герметичной оболочки 2 и имеет выход в кабину транспортного средства.

Герметичное соединение силовой 1 и герметичной 2 оболочек с жесткой конструкцией 3 представлено на фиг.2, где обозначены: 18 - канавка во фланце 20 жесткой конструкции 3, 19 - элемент прижима гибкой герметичной оболочки 2 к фланцу 20 жесткой конструкции 3, а 21 - крепежный элемент.

Силовая оболочка 1 воспринимает растягивающие усилия, возникающие в результате действия избыточного давления в процессе наддува этой оболочки кислородом из баллонов ИСОЖ. Оболочка 1 может быть выполнена из прочной ткани (типа лавсан или на базе сверхвысокомодульного волокна СВМ) или в виде дакроновой сетки.

Герметичная оболочка 2 служит для герметизации внутреннего объема АССК, обладает воздухонепроницаемостью, сопротивлением к раздиранию и проколам, упругостью, большим удлинением. Оболочка 2 может быть выполнена из резины или прорезиненного трикотажа.

Жесткая конструкция 3 - опорный элемент для создания герметизирующей системы, состоящей из мягких силовой и герметичной оболочек 1, 2 и шлема с остеклением 4.

Шлем с остеклением 4 обеспечивает необходимый обзор, герметичность, защиту головы от ударов, шумов.

Распах 5 с силовой молнией 6 и аппендиксом 7 обеспечивает вход и выход из АССК, а резиновый жгут 8 - герметизацию аппендикса 7.

Ложемент 9 с устройством индивидуальной фиксации космонавта 10 предназначен для удобного размещения космонавта и обеспечения его безопасности на активных участках полета транспортного средства при воздействии механических нагрузок.

Пульт управления ИСОЖ 11 служит для управления агрегатами, формирующими газожидкостные потоки в ИСОЖ с заданными параметрами для поддержания жизнедеятельности человека внутри замкнутого пространства.

Пульт управления электросистемами 12 служит для связи с центральным пультом управления транспортного средства с целью выдачи и приема космонавтом особо важных команд и передачи телеметрической информации о состоянии космонавта.

Жгут электрокабелей 14 обеспечивает связь пульта управления электросистемами 12 и устройства освещения 13 с бортовыми системами через гермопроходник 15.

Через объединенный разъем коммуникаций (шлангов) 16 осуществляется герметичное подключение газожидкостных магистралей ИСОЖ.

Регулятор давления 17 выполняет следующие функции: автоматически поддерживает в АССК заданное избыточное давление и сбрасывает давление при превышении допустимого уровня.

АССК функционирует следующим образом. Для одевания АССК космонавт через открытый распах 5 и аппендикс 7 входит в оболочку 2, включает пульт управления ИСОЖ 11 и пульт управления электросистемами 12, включает с пульта 11 индивидуальную бортовую систему обеспечения жизнедеятельности, устройство освещения 13, застегивает молнию 6, закрывая распах 5 на оболочке 1, герметизирует с помощью резинового жгута 8 аппендикс 7, настраивает регулятор давления 17 на требуемую величину давления, производит предварительный наддув оболочек для проверки герметичности оболочки 2 и при положительных результатах производит окончательный наддув оболочек 1, 2 до требуемой величины давления, затем размещается в ложементе 9 и, при необходимости, фиксирует себя, используя устройства фиксации 9.

При подаче кислорода из ИСОЖ и создании избыточного давления в оболочке 2 образуется свободный объем, например, в виде полусферы, достаточный для обеспечения доступа к пультам 11 и 12, регулятору давления 17 и к другим элементам, размещенным внутри оболочки 2. Увеличение внутреннего объема оболочек 1 и 2 обеспечивает возможность неоднократного изменения позы космонавта при длительном пребывании в АССК, осуществления мероприятий для поддержания жизнедеятельности в течение длительного времени, выполнения комплекса профилактических физических упражнений, также выдачи особо важных команд для обеспечения возвращения на Землю.

Литература

1. И.П.Абрамов, М.Н.Дудник и др. Космические скафандры России ОАО НПО «Звезда» 2005 г., стр.138-159, 238-244, 264.

2. С.П.Уманский. Снаряжение космонавта. Москва, Машиностроение, 1982 г., стр.56-76.

Изобретение относится к аварийно-спасательному космическому скафандру мягкого типа. Согласно изобретению скафандр содержит внешнюю силовую и внутреннюю герметичную оболочки, герметизируемый вход в эти оболочки, шлем с остеклением, регулятор давления, объединенный разъем коммуникаций индивидуальной бортовой системы жизнеобеспечения, пульты управления. При этом скафандр выполнен с возможностью увеличения при наддуве его внутреннего объема до объема, позволяющего изменять позы космонавта внутри этого объема. Внутри герметичной оболочки скафандра размещены указанные пульты управления, а также устройство освещения и ложемент с устройством индивидуальной фиксации космонавта на активных участках полета. Шлем с остеклением, герметичная и силовая оболочки выполнены за одно целое с жесткой конструкцией транспортного средства. Через указанный объединенный разъем коммуникаций предусмотрена подача жидкой питательной среды, а также отвод жидких продуктов жизнедеятельности. Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик скафандра, обеспечение безопасного и комфортного пребывания космонавта в разгерметизированной кабине в течение длительного (~10 суток) времени. 2 ил.

Аварийно-спасательный скафандр космонавта для транспортного средства, содержащий силовую оболочку и размещенную внутри нее герметичную оболочку с элементами входа внутрь оболочек и устройством герметизации входа, шлем с остеклением, регулятор давления, объединенный разъем коммуникаций, связанный с индивидуальной бортовой системой жизнеобеспечения космонавта, пульты управления, отличающийся тем, что скафандр выполнен с возможностью увеличения при наддуве его внутреннего объема до объема, позволяющего изменять позы космонавта внутри этого объема, при этом внутри герметичной оболочки скафандра размещены указанные пульты управления, а также устройство освещения и ложемент с устройством индивидуальной фиксации космонавта на активных участках полета, причем шлем с остеклением, герметичная и силовая оболочки выполнены за одно целое с жесткой конструкцией транспортного средства.