Устройство фиксации предметов в невесомости Российский патент 2020 года по МПК B64G1/64 F16B2/20 

Описание патента на изобретение RU2729899C1

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, в частности к космической отрасли, а именно к средствам обеспечения деятельности космонавтов в условиях невесомости, в том числе в открытом космосе.

Предлагаемое устройство также может быть использовано при проведении подводных работ, на транспорте, в других отраслях производственно-хозяйственной деятельности, а также в бытовых операциях.

Космонавту, в процессе деятельности в условиях невесомости, необходимо фиксировать все предметы, которые его окружают или которыми он пользуется, во избежание их утери, а также бесконтрольного дрейфа в пространстве космического аппарата (КА) и за его пределами. Фиксация, как правило, осуществляется на элементы или предметы жестко связанные с несущей конструкцией космического аппарата. Например, фиксация поручня (далее - поручень) на несущей конструкции.

Особенность деятельности в невесомости, в том числе внекарабельной деятельности (ВКД) такова, что космонавту приходится, как правило, удерживаться одной рукой за ручку (стационарная часть несущей конструкции КА), выполняя в то же время целевые действия другой рукой. На этом принципе - «использование одной руки» - должны разрабатываться инструменты и приспособления для ВКД. Этот принцип относится и к средствам фиксации. Стремление к минимизации рабочих движений - второй принцип разработки оборудования для ВКД, в том числе и устройств фиксации.

Для фиксации используются различные способы и средства: механические, магнитные, адгезионные, эластичные ткани, резинки, ленты, шнуры. К материалам, используемым для фиксации, предъявляются требования по сохранению их физических свойств под воздействием факторов космического пространства: вакуума, температуры, радиации и другое.

Известно изобретение, описанное в патенте на устройство для фиксации элементов конструкции на корпусе космического аппарата (патент RU № 1804423) при работах по монтажу лентообразных элементов конструкции (плоской связки кабелей, теплозащиты и т.д.). Устройство содержит скобу, один конец которой выполнен подпружиненным и с выступом, с целью обеспечения возможности фиксации лентообразных элементов конструкции на параллельных ручках КА космонавтом в условии открытого космоса, при этом скоба выполнена П-образной формы, а второй конец скобы выполнен жестким, имеющим С-образный профиль, охватывающий одну из ручек аппарата, при этом подпружиненный конец скобы зафиксирован на другой ручке аппарата посредством выступа, взаимодействующего с ней после поджатия лентообразного элемента к ручке КА. После того как выступ зафиксирует ручка, элемент будет в этом месте закреплен устройством на параллельных ручках. Затем космонавт берет поочередно еще несколько устройств и устанавливает их равномерно по всей длине элемента вдоль ручек.

Недостатками известных устройств является отсутствие возможности расстыковки, не разбирая механизм, а также отсутствие возможности фиксации оборудования (предметов) с ответным интерфейсом по посадочным точкам с обеспечением высокой точности при регулировании противосъемного усилия. Противосъемное усилие - это усилие, которое необходимо приложить космонавту для перемещения поручня. Величина противосъемного усилия определяется в условиях минимальных энергозатрат.

Известно средство, описанное в патенте для соединения мягких и эластичных материалов (патент RU № 54294), представляющее собой механизм крепления, один из элементов которого выполнен в виде пластины и снабжен, по крайней мере, одним грибообразным выступом, состоящим из ножки, по крайней мере, одной конической шляпки и расположенным в основании грибообразного выступа фиксирующим цилиндрическим элементом, причем грибообразный выступ имеет сквозной пропил, проходящий по центру ножки и конической шляпки, а другой элемент механизма крепления выполнен в виде пластины, снабженной, по крайней мере, одним цилиндрическим отверстием, причем коническая шляпка грибообразного выступа в сжатом состоянии пластины соразмерна цилиндрическому отверстию пластины.

Недостатками данного устройства является отсутствие возможности фиксации оборудования (предметов) с ответным интерфейсом по посадочным точкам с обеспечением высокой точности при регулировании противосъемного усилия, а также отсутствие возможности расстыковки, не разбирая механизм.

Наиболее близким (прототипом) к заявляемому изобретению является изобретение, описанное в патенте на устройство для фиксации элементов конструкции (Патент RU № 2675684). Устройство фиксации элементов конструкции содержит закрепляемый элемент и удерживающее средство. Последнее выполнено в виде упругодеформируемой втулки, имеющей продольные прорези с одной стороны, с возможностью фиксации и освобождения торца закрепляемого элемента. Фиксация и освобождение торца закрепляемого элемента происходит с помощью продольного перемещения соосно расположенной гильзы. Гильза сопряжена со стопором, при этом стопор находится в сопряжении с основанием и имеет возможность вращения вокруг оси.

Недостатками прототипа является низкая технологичность и отсутствие возможности фиксации оборудования (предметов) с ответным интерфейсом по посадочным точкам с обеспечением высокой точности при регулировании противосъемного усилия.

Для заявленного устройства выявлены следующие общие существенные признаки:

устройство фиксации предметов в невесомости, содержащее закрепляемый элемент и удерживающее устройство.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройства, обеспечивающего надежное и точное положение предмета с ответным интерфейсом по посадочным точкам в условиях невесомости.

Поставленная техническая проблема решается тем, что фиксация предметов в невесомости осуществляется за счет использования устройства фиксации предметов в невесомости, содержащего закрепляемый элемент и удерживающее устройство, отличающегося от прототипа тем, что в закрепляемый элемент установлена шпилька, имеющая резьбовую поверхность, а удерживающее устройство состоит из подсборки, установленной на корпусе космического аппарата (КА), состоящей из металлической накладки и прокладок, имеющих отверстия под крепежное соединение с корпусом КА и центральное отверстие, причем прокладки имеют надрезы, расположенные перпендикулярно контуру центрального отверстия и образующие разрезные лепестки.

Фиксация предметов в невесомости осуществляется за счет различного усилия деформации материала прокладок в ответном интерфейсе при стыковке и расстыковке, обеспечиваемого перемещением разрезных лепестков в полости, образованной коническим и цилиндрическим отверстиями.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены:

- на фиг.1 - узел фиксации предметов с ответным интерфейсом по посадочным точкам;

- на фиг.2 - эскиз прокладки;

- на фиг.3 - применение фиксации на примере поручня с установочной плитой.

Устройство фиксации предметов в невесомости включает в себя закрепляемый элемент и удерживающее устройство. Закрепляемый элемент, например, поручень 7 имеет встроенную шпильку 2 с резьбовой поверхностью. Удерживающее устройство состоит из подсборки, включающей металлическую накладку 1, выполненную, например, с четырьмя гладкими отверстиями с фасками под 45° под крепежное, например, винтовое соединение 4 и гладким центральным отверстием с фасками с двух сторон под 45°; прокладки 3, имеющие, соответствующие накладке отверстия под винтовое соединение 4 и центральное отверстие под шпильку 2. Диаметр центрального отверстия прокладок 3 совпадает с диаметром центрального отверстия в накладке 1 (данные отверстия соосны между собой и с отверстием в ответном интерфейсе 5 КА). Центральное отверстие прокладок 3 имеет надрезы 9, расположенные перпендикулярно его контуру, длиной, например, по 2 мм под 45° и образующие разрезные лепестки 6.

Фиксация предметов в невесомости осуществляется следующим образом.

На накладку 1 устанавливаются прокладки 3 по посадочным, например, четырем точкам на винты 4 и, полученная таким образом подсборка, крепиться на ответный интерфейс 5 космического аппарата, выполненный, например, с коническим отверстием. За счет изменения диаметра конуса, меняется противосъемное усилие. Угол конуса влияет на выбор пакета прокладок 3 - их количество и материал. Изменение количества и материала прокладок 3 меняет противосъемное усилие. Прокладки 3 могут быть выполнены, например, из фторопласта или композитного материала.

В данном случае, когда закрепляемым элементом является поручень 7, необходимо его закрепить с одного конца, лишив его возможности вращения вокруг оси шпильки 2, например скобой 7. Космонавт в скафандре в условиях невесомости, держась одной рукой за стационарную ручку КА (на фиг. не показана), второй рукой заводит один конец поручня 7 под скобу 8, а вторым концом поручня 7 фиксирует полученную подсборку шпилькой 2 (с резьбовой частью). Стыковка и расстыковка происходит за счет усилия деформации лепестков 6 прокладок 3, создаваемого шпилькой 2, образуя перемещение разрезных лепестков 6 в полость ответного интерфейса 5, образованную коническим и цилиндрическим отверстием.

Благодаря перемещению разрезных лепестков 6 прокладок 3, фиксация предметов в невесомости получается надежной, прочной и устойчивой к воздействию факторов космического пространства. Космонавт, при необходимости, может снять поручень 7 с минимальными энергозатратами (заданными техническим требованием для предмета), приложив к нему усилие, равное противосъемному. Действия по использованию устройства доступны и удобны космонавту в скафандре под избыточным давлением в условиях невесомости для фиксации предметов одной рукой (при одновременном использовании другой руки для удерживания за ручку).

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение надежной, прочной и безопасной фиксации предметов с ответным интерфейсом по посадочным точкам в условиях невесомости одной рукой с возможностью регулирования противосъемного усилия с высокой точностью, эргономичностью и минимальными энергозатратами.

Похожие патенты RU2729899C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ПРЕДМЕТОВ В НЕВЕСОМОСТИ 2012
  • Лохин Евгений Георгиевич
  • Цыганков Олег Семёнович
RU2528516C2
УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ПРЕДМЕТОВ В НЕВЕСОМОСТИ 2012
  • Цыганкова Зоя Вячеславовна
  • Лохин Евгений Георгиевич
  • Цыганков Олег Семёнович
RU2528497C2
СПАЛЬНОЕ МЕСТО КОСМОНАВТА 1993
  • Поздняков П.А.
  • Ефанов А.А.
RU2089470C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА НА ВЕЩЕСТВА И МИКРООРГАНИЗМЫ 2015
  • Цыганков Олег Семёнович
RU2603817C1
НОЖ КОСМОНАВТА 2014
  • Козлов Евгений Валерьевич
  • Цыганков Олег Семёнович
  • Цыганкова Зоя Вячеславовна
RU2593563C2
НОЖ КОСМОНАВТА 2014
  • Цыганкова Зоя Вячеславовна
  • Цыганков Олег Семёнович
RU2593562C2
НОЖ КОСМОНАВТА 2014
  • Цыганков Олег Семенович
RU2593801C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОСТАВКИ ОБЪЕКТА 2012
  • Полещук Александр Федорович
  • Киреевичев Сергей Сергеевич
  • Ульянов Владимир Сергеевич
  • Беляев Михаил Юрьевич
  • Рулев Дмитрий Николаевич
  • Соломонов Павел Иванович
  • Мазуров Павел Владимирович
RU2530585C2
Мобильный модуль поддержки внекабинной деятельности космонавтов на поверхности Луны и способ его эксплуатации 2021
  • Цыганков Олег Семёнович
RU2770328C1
ФИКСАТОР ПРЕДМЕТОВ В НЕВЕСОМОСТИ 2012
  • Лохин Евгений Георгиевич
  • Цыганков Олег Семёнович
RU2528509C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 729 899 C1

Реферат патента 2020 года Устройство фиксации предметов в невесомости

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, в частности устройствам фиксации предметов в невесомости. Устройство фиксации предметов в невесомости содержит закрепляемый элемент и удерживающее устройство. В закрепляемый элемент установлена шпилька. Удерживающее устройство состоит из подсборки, установленной на корпусе космического аппарата (КА). Подсборка состоит из металлической накладки и прокладок, имеющих отверстия под крепежное соединение с корпусом КА и центральное отверстие. Прокладки имеют надрезы, расположенные перпендикулярно контуру центрального отверстия и образующие разрезные лепестки. Достигается повышение надежности. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 729 899 C1

Устройство фиксации предметов в невесомости, содержащее закрепляемый элемент и удерживающее устройство, отличающееся тем, что в закрепляемый элемент установлена шпилька, имеющая резьбовую поверхность, а удерживающее устройство состоит из подсборки, установленной на корпусе космического аппарата (КА), состоящей из металлической накладки и прокладок, имеющих отверстия под крепежное соединение с корпусом КА и центральное отверстие, причем прокладки имеют надрезы, расположенные перпендикулярно контуру центрального отверстия и образующие разрезные лепестки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2729899C1

УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ 2017
  • Лаптев Евгений Андреевич
RU2675684C1
УСТРОЙСТВО МЕЖБЛОЧНОЙ КАБЕЛЬНОЙ СВЯЗИ РАКЕТЫ 2005
  • Бахурин Александр Анатольевич
  • Жданов Олег Николаевич
  • Максимченко Сергей Анатольевич
  • Пазюк Игорь Борисович
  • Соин Валерий Иванович
  • Шипов Владимир Викторович
RU2293693C1
US 5924816 A1, 20.07.1999.

RU 2 729 899 C1

Авторы

Мироненко Евгений Дмитриевич

Авкельгин Станислав Владимирович

Жуков Андрей Викторович

Пацкова Елена Георгиевна

Коровин Владимир Александрович

Коробкин Александр Вячеславович

Бродский Игорь Эмиьевич

Савицкий Вячеслав Васильевич

Роскин Сергей Михайлович

Даты

2020-08-13Публикация

2019-12-27Подача