Устройство для вскрытия оболочки экранно-вакуумной теплоизоляции космонавтом в процессе внекорабельной деятельности и способ его эксплуатации Российский патент 2020 года по МПК B64G4/00 B64G1/58 

Группа изобретений относится к космической технике, а именно, к средствам обеспечения безопасности и эффективности работы космонавта в процессе внекорабельной деятельности (ВКД), а также к широкому кругу объектов, условий и исполнителей, например, водолазов, монтажников-высотников и др.

Одной из систем космического объекта (КО) является система обеспечений теплового режима (СОТР), составная часть которой - экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ), представляет собой многослойный пакет, состоящий из металлизированной пленки, переложенной слоями из стеклосетки. ЭВТИ покрывает полностью гермооболочку КО, в том числе элементы конструкции, доступ к которым в условиях полета не предусмотрен проектом. Однако, возможны и случаются ситуации, когда доступ к гермооболочке необходимо обеспечить, например, для осмотра или ремонта при обнаружении утечки, попадании микрометеороида и др. (https://m.gazeta.ru/amp/science/2018/12/13_а_12094165.shtml). В таком случае необходимо произвести вскрытие ЭВТИ силами экипажа в процессе ВКД с использованием режущих инструментов. Выполнение такой операции является непростой работой для космонавта, а именно:

1. Затруднительно разрезать мягкий материал (типа ткани), натягивая его лезвием или прижимая лезвием к твердой гермооболочке, к которой он не прикреплен.

2. Вдоль разреза пакет ЭВТИ приобретает разлохмаченный, растрепанный вид, линия разреза получается зигзагообразной и плохо определимой, что впоследствии затрудняет заделку разреза (фиг. 7).

3. У исполнителя возникает непроизвольное движение из желания прижать ЭВТИ вблизи режущего инструмента ладонью руки, что представляет угрозу целостности перчатки.

В качестве аналога принят шаблон - пластина с вырезом, очертание которого соответствует контуру чертежа¹ (¹ Новый политехнический словарь. Главный редактор А.Ю. Ишлинский. Москва. Научное издательство "Большая Российская энциклопедия". 2000. С. 613.). Однако, по назначению и способу использования шаблон неприемлем для выполнения работ космонавтом в скафандре под избыточным давлением. Кроме того, работа осложняется зачастую отсутствием достаточно жесткой фиксации космонавта в условиях микрогравитации.

Задачей группы изобретений является создание средств, обеспечивающих безопасное и эффективное выполнение операции по вскрытию оболочки ЭВТИ космонавтом в процессе ВКД с использованием режущего инструмента.

Техническим результатом является безопасность и эффективность выполнения технологических операций по вскрытию оболочки ЭВТИ космонавтом в процессе ВКД.

Технический результат достигается тем, что устройство для вскрытия оболочки ЭВТИ космонавтом в процессе ВКД содержит режущий инструмент и шаблон, выполненный из двух параллельных направляющих уголкового профиля, вертикальные полки которых противопоставлены, направляющие посредством проставок в оконечностях соединены между собой с зазором, к одной из направляющих, в ее середине, под углом 90° присоединен кронштейн со стойкой, на которой установлена поворотная рукоятка, совместимая с наддутой перчаткой скафандра, с возможностью вращения ее на угол ±90° от продольной оси кронштейна с фиксацией положений с интервалами 30°.

Кроме того, направляющие могут быть выполнены прямолинейными или криволинейными.

Технический результат достигается способом эксплуатации, заключающимся в том, что используют режущий инструмент и шаблон, причем на оболочке ЭВТИ размечают контуры участка вскрытия, на линии контура накладывают шаблон устройства, выбирают удобное положение рукоятки и, удерживая шаблон за рукоятку, прижимают оболочку экранно-вакуумной теплоизоляции к гермооболочке, производят вскрытие оболочки экранно-вакуумной теплоизоляции режущим инструментом в зазоре между направляющими, последовательно переставляют шаблон по линиям контура, при этом сначала производят вскрытие по параллельным сторонам размеченного участка, затем производят вскрытие по линии, соединяющей противолежащие точки, после чего вскрытый по трем сторонам фрагмент ЭВТИ в виде рулона закрепляют к краю выреза в оболочке ЭВТИ (фиг. 6).

Устройство и способ его эксплуатации показаны на фиг. 1-9.

Фиг. 1 - Устройство в сборке.

Фиг. 2 - Вид по стрелке А: устройство с прямолинейным шаблоном.

Фиг. 3 - Шаблон криволинейный в плоскости (изогнутый в 2-мерном пространстве).

Фиг. 4 - Сечение Б-Б: крепление кронштейна.

Фиг. 5 - Шаблон криволинейный в объеме (изогнутый в 3-мерном пространстве).

Фиг. 6 - Схема последовательности вскрытия ЭВТИ.

Фиг. 7 - Вскрытие ЭВТИ в процессе ВКД без устройства.

Фиг. 8 - Вскрытие ЭВТИ с применением устройства.

Фиг. 9 - Участок ЭВТИ, вскрытый с применением устройства.

На фигурах приняты следующие обозначения:

1, 2- направляющие;

3, 4 - проставки;

5 -зазор;

6 - сухарь;

7 - шпилька;

8 - кронштейн;

9 - стойка;

10 - рукоятка;

11 - линия разреза I-II;

12 - линия разреза III-IV;

13 - линия разреза I-IV и II-III;

14 - оболочка ЭВТИ;

15 - участок вскрытия ЭВТИ;

16 - рулон ЭВТИ;

17 - гермооболочка.

Устройство для вскрытия оболочки ЭВТИ космонавтом в процессе ВКД (фиг. 1) содержит режущий инструмент (например, нож космонавта RU №2593801 С2, на фигуре не показан) и шаблон, состоящий из двух параллельных направляющих 1, 2 уголкового профиля (например, профиль 15×15 АМг6/ГОСТ 13737-90 410011, ОСТ 1 90113-86), вертикальные полки которых противопоставлены, направляющие 1, 2 посредством проставок 3, 4 в оконечностях соединены с зазором 5. К одной из направляющих 1, в ее середине, под углом 90° присоединен, посредством приварного сухаря 6 и шпилек 7 (фиг. 4), кронштейн 8 со стойкой 9, на которой установлена поворотная рукоятка 10, совместимая с наддутой перчаткой скафандра космонавта, с возможностью вращения ее на угол ±90° от продольной оси кронштейна 8 с фиксацией через интервал 30° (на фигурах не показано).

Шаблоны являются заменяемыми деталями в конструкции устройства и направляющие 1, 2 могут быть выполнены как прямолинейными (фиг. 1), так и криволинейными в плоскости (фиг. 3) и криволинейными в объеме (фиг. 5).

Способ эксплуатации устройства для вскрытия оболочки ЭВТИ космонавтом в процессе ВКД заключается в том, что на оболочке ЭВТИ 14 (фиг. 6) размечают контуры участка вскрытия 15 с точками контура I, II, III, IV, на линии контура накладывают шаблон (фиг. 1), выбирают удобное положение рукоятки и, удерживая шаблон за рукоятку 10, прижимают оболочку ЭВТИ к гермооболочке 17, производят вскрытие оболочки ЭВТИ 14 режущим инструментом (не показан на фиг.) в зазоре 5 между направляющими 1, 2, последовательно переставляя шаблон по линиям контура, при этом сначала выполняют вскрытие по двум параллельным сторонам (линиям I-II и III-IV), затем производят вскрытие по линии, соединяющей противолежащие точки I-IV или II-III, после чего вскрытый по трем сторонам фрагмент ЭВТИ в виде рулона 16 закрепляют к краю выреза в оболочке ЭВТИ 14 (фиг. 6).

Изобретение обладает следующими преимуществами.

1. Применение устройства для вскрытия оболочки ЭВТИ и способа его эксплуатации доступно и безопасно для реализации космонавтом в процессе ВКД как в условиях полета, так и на поверхности небесных тел, в том числе и на Земле, включая экспериментальную отработку.

2. Комплект заменяемых шаблонов различных конфигураций и размеров может быть введен в состав космического объекта в качестве инвентарных средств технического обслуживания и ремонта.

3. Использование шаблона и реализация предложенной последовательности вскрытия обеспечивает упорядоченное состояние вскрытого участка ЭВТИ для последующей заделки (фиг. 9).

4. Применение предложенной группы изобретений может быть включено в программу подготовки космонавтов в качестве типовой операции, чем будет обеспечена постоянная готовность экипажей к решению такого типа задач.

Группа изобретений относится, преимущественно к средствам обеспечения внекорабельной деятельности (ВКД). Устройство содержит режущий инструмент (не показан) и шаблон в виде двух параллельных направляющих (1, 2) уголкового профиля. Между направляющими установлены проставки (не показаны), обеспечивающие зазор (5). К середине одной из направляющих присоединен кронштейн (8) со стойкой (9) и рукояткой (10), совместимой с наддутой перчаткой скафандра космонавта. Рукоятка может вращаться на угол ±90° от продольной оси кронштейна (8) с шагом 30°. На оболочке экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ) размечают контуры участка вскрытия и накладывают на него шаблон. Удерживая шаблон за рукоятку (10), прижимают к гермооболочке оболочку ЭВТИ и производят её вскрытие режущим инструментом в зазоре (5) между направляющими. Переставляя шаблон по линиям контура, вскрывают участок ЭВТИ по трем сторонам и в виде рулона закрепляют его к краю выреза в оболочке. Техническим результатом является повышение безопасности и эффективности выполнения описанных выше технологических операций в процессе ВКД. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для вскрытия оболочки экранно-вакуумной теплоизоляции космонавтом в процессе внекорабельной деятельности, содержащее режущий инструмент и шаблон, отличающееся тем, что шаблон выполнен из двух параллельных направляющих уголкового профиля, вертикальные полки которых противопоставлены, направляющие посредством проставок в оконечностях соединены с зазором, к одной из направляющих в ее середине под углом 90° присоединен кронштейн со стойкой, на которой установлена поворотная рукоятка, совместимая с наддутой перчаткой скафандра космонавта, с возможностью ее вращения на угол ±90° от продольной оси кронштейна и фиксацией положения с интервалами 30°.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющие выполнены прямолинейными.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющие выполнены криволинейными.

4. Способ эксплуатации устройства по п. 1, включающий использование режущего инструмента и шаблона, отличающийся тем, что на оболочке экранно-вакуумной теплоизоляции размечают контуры участка вскрытия, на линии контура накладывают шаблон устройства, выбирают удобное положение рукоятки и, удерживая шаблон за рукоятку, прижимают оболочку экранно-вакуумной теплоизоляции к гермооболочке, производят вскрытие оболочки экранно-вакуумной теплоизоляции режущим инструментом в зазоре между направляющими, последовательно переставляют шаблон по линиям контура, при этом сначала производят вскрытие по параллельным сторонам размеченного участка, затем производят вскрытие по линии, соединяющей противолежащие точки, после чего вскрытый по трем сторонам фрагмент экранно-вакуумной теплоизоляции в виде рулона закрепляют к краю выреза в оболочке экранно-вакуумной теплоизоляции.