Коллектор для раздельного отбора минералогических образцов космонавтом в скафандре на поверхности Луны и способ его использования Российский патент 2022 года по МПК B64G4/00 B64G1/16 

Группа изобретений относится к космической технике, в частности, к техническим средствам обеспечения продуктивности, минимальной энергозатратности и безопасности индивидуальной деятельности космонавта в скафандре на поверхности Луны и других небесных тел, а также на Земле, при проведении минералогических исследований.

Можно полагать, что задачами первой десантной экспедиции в новой лунной программе могут стать следующие: оценка условий посадки, характеристика ландшафта, впечатления от поверхностного слоя грунта, способность передвижения, расстановка приборов. Но одной из первостепенных задач станет отбор минералогических образцов, их подготовка к доставке на Землю.

Известно, что по отечественной лунной программе Н1-Л3 в 1970 - 72 гг. выполнен достаточно большой объем работ по подготовке деятельности экипажа на поверхности Луны: создан лунный скафандр «Кречет-94», комплект геологических инструментов, проведена отработка действий экипажа и испытания упомянутых инструментов в условиях моделирования гипогравитации в полетах самолета, подготовлен опытный термоконтейнер для образцов грунта. Но программа Н1-Л3 была остановлена и методика деятельности экипажа по отбору и сбережению лунных образцов осталась незавершенной (О.С. Цыганков. Луна в ракурсе человеческого фактора. Полет 11.2007. С. 16-23).

Известно решение данной проблемы в программе «Аполлон». Для отбора образцов использовались мешочки из тефлона и герметичный контейнер для них (И.И. Черкасов, В.В. Шваров. Грунтоведение Луны. Издательство наука. Москва. 1979. С.102). Аналог. «…Армстронг снял сачок, переложил его в тефлоновый мешочек и убрал в правый карман». (Мировая пилотируемая космонавтика. Москва. Издательство «РТСофт». 2005. С. 118-119, 123-125).

Известно устройство аварийной герметизации люков космических объектов, выполненное из газонепроницаемого материала в виде рукава, который собирают в жгут и бандажируют шнуром ШХБ хлопчатобумажным (Патент RU №2502646, опубл. 27.12.2013, МПК: B64G 1/64 (2006.01), бюл. №36). Аналог.

Известен изолирующий контейнер из защитной (газопроницаемой) ткани ТТА2 арт. 165-04, ТУ 8288-039, 17277875-05, «горловину» которого после стягивания бандажируют мягкой проволокой ММ2,0 ТУ 16.К7187-90 (Патент RU 2665148, опубл. 28.08.2018, МПК: B64G 4/00 (2006.01), бюл. №25). Аналог.

Как видим, уровень оснащенности техническими средствами действий экипажа с образцами в экспедициях «Аполлон-11 и 12», с которыми допустимо сравнивать первые экспедиции новой программы, характеризуется как минимально допустимый и исключительно для сверхкратких посещений небесных тел. Первые экспедиции на Луну по программам нашего времени, несомненно, будут более продолжительными и содержательными.

Прототипы коллектора и способа его использования не выявлены.

Задачей группы изобретений является создание коллектора для раздельного отбора и оперативной термоизоляции минералогических образцов космонавтом в скафандре на поверхности Луны и способ его использования.

Техническим результатом группы изобретений является обеспечение продуктивности, минимальной энергозатратности и безопасности действий космонавтов в скафандре на поверхности Луны по раздельному отбору и оперативной термоизоляции минералогических образцов на месте отбора.

Технический результат достигается тем, что коллектор для раздельного отбора минералогических образцов космонавтом в скафандре на поверхности Луны, включающий несущую структуру и комплект сменных гермокисетов, при этом упомянутая структура содержит трубчатую стойку, треножник, суппорт с возможностью перемещения по стойке и снабженный крюками, на которых расположены посредством многослойных петель гермокисеты, выполненные из газонепроницаемого эластичного материала и снабженные кулисками с затяжками из мягкой проволоки в защитной оболочке, на оконечностях которых образованы кольца с внутренним диаметром более диаметра пальца в наддутой перчатке скафандра, при этом суппорт и треножник снабжены стопорными винтами для фиксации на стойке.

Технический результат достигается тем, что способ использования коллектора для раздельного отбора минералогических образцов космонавтом в скафандре на поверхности Луны, заключающийся в том, что несущую структуру устанавливают треножником на грунт, в гермокисете раскрывают полость, изгибая проволочную затяжку, придают кромке с кулиской устойчивую форму, близкую к окружности, совмещают петлю гермокисета с крюком суппорта, при необходимости регулируют положение суппорта по высоте, затем помещают в гермокисет образцы сыпучих или твердотельных фракций, далее, держа за кольца затяжки, стягивают кулиску, снимают петлю гермокисета с крюка, концами затяжки бандажируют двумя-тремя витками образовавшуюся «горловину» гермокисета, помещают последний в транспортную тару.

Достижение технического результата группы изобретений обосновано следующим:

1. Рациональная эргономическая схема, которая исключает удерживание на весу и манипуляции с «мешочком» (открыть-закрыть) руками в перчатках под наддувом. Кисет с открытой полостью стационарно подвешен к устройству в готовности к помещению в него образца. Высота размещения кисетов выбирается по росту исполнителя и в соответствии с микрорельефом.

2. Практически образцы гермоизолируются в природном состоянии на месте отбора с осевшей на них миллионнолетней пылью, что повышает научную ценность такой технологии.

3. Технология термоизоляции образцов на месте отбора обеспечивает полную готовность кисета с образцом к транспортировке на Землю. (Метод герметизации оболочки подтвержден использованием в аварийно-спасательном скафандре «Сокол» (С.М. Алексеев, С.П. Усманский. Высотные и космические скафандры. Москва. «Машиностроение». 1973. С. 139. Рис. 5.3) и патентами RU 2502646, опубл. 27.12.2013, МПК: B64G1/64 (2006.01), бюл. №36; RU 2665148, опубл. 28.08.2018, МПК: B64G 4/00 (2006.01), бюл. №25).

4. Организационное решение позволяет оперативно заменять и использовать кисеты практически в неограниченном количестве, а также перемещать устройство на новое место отбора.

Устройство коллектора для раздельного отбора минералогических образцов космонавтом в скафандре на поверхности Луны показано на фигурах 1-4.

На фигуре 1 представлена компоновка коллектора.

На фигуре 2 - конструктивные решения.

На фигуре 3 - вид по А-А.

На фигуре 4 - крепление петли гермокисета.

Обозначения на фигурах:

1 - стойка;

2 - суппорт;

3 - треножник;

4, 5, 20, 21 - крюки;

6, 7 - гермокисет;

8, 9 - кулиска;

10, 11 - затяжка;

12 - оболочка;

13 - петля;

14 - клей;

15, 16, 17, 18 - винт;

19 - захватная часть;

22, 23 - кольца.

Коллектор устроен следующим образом.

Коллектор для раздельного отбора минералогических образцов космонавтом в скафандре на поверхности Луны, включающий несущую структуру (фиг. 1, 2) и комплект сменных гермокисетов, при этом упомянутая структура содержит трубчатую стойку 1 (труба катанная 25×1,5; АМг-2; ОСТ 9200283), треножник 3, суппорт 2 (сплав АМг-6), с возможностью перемещения по стойке 1 и снабженный крюками 4, 5, 20, 21, на которых расположены посредством многослойных петель 13 гермокисеты, выполненные из газонепроницаемого эластичного материала 6, 7 (прорезиненная ткань 415ТУ-1151176-87), и снабженные кулисками 8, 9 с затяжками из мягкой проволоки 10, 11 в защитной оболочке 12 (проволока ММ 1,5 0 ТУ 16.К.71087-90; трубка Ф-4Д2,5×0,4 ГОСТ 22056-76), на оконечностях которых образованы кольца 22, 23 с внутренним диаметром более диаметра пальца в наддутой перчатке скафандра (патент RU 2528509, опубл. 29.09.2014, МПК: B64G 1/00 (2006.01), бюл. №26), при этом суппорт 2 и треножник 3 снабжены стопорными винтами 15, 16, 17, 18 для фиксации на стойке 1, оконечность стойки 19 (покрытие - лента крючковая, артикул ЗС421-Г50 ГОСТ 300191-93) служит захватной частью при переносе коллектора на другое место, все соединения деталей из неметаллических материалов выполнены клеем 14 (клей СВ-1 ТУ 38305-8-316-92).

Способ использования коллектора для раздельного отбора минералогических образцов космонавтом в скафандре на поверхности Луны, заключающийся в том, что несущую структуру устанавливают треножником на грунт, в гермокисете 6, 7 раскрывают полость, изгибая проволочную затяжку 10, 11, придают кромке с кулиской 8, 9 устойчивую форму, близкую к окружности, совмещают петлю гермокисета 6, 7 с крюком 4, 5, 20, 21 суппорта 2, при необходимости регулируют положение суппорта 2 по высоте, затем помещают в гермокисет 4, 5, 20, 21 образцы сыпучих или твердотельных фракций, далее, держа за кольца затяжки, стягивают кулиску 8, 9, снимают петлю 13 гермокисета 6, 7 с крюка 4, 5, 20, 21, концами затяжки 10, 11, бандажируют двумя-тремя витками образовавшуюся «горловину» гермокисета 6, 7, помещают последний в транспортную тару.

Группа изобретений относится к средствам и методам деятельности космонавта в скафандре на поверхности Луны. Коллектор включает в себя несущую структуру (1, 2, 3) и комплект сменных гермокисетов (6, 7), подвешенных с помощью петли (13). Суппорт (2), снабженный крюками (4, 5), перемещается по трубчатой стойке (1) с треножником (3). Гермокисеты выполнены из газонепроницаемого эластичного материала и снабжены кулисками (8, 9) с затяжками из мягкой проволоки (10, 11) в защитной оболочке с кольцами (22, 23) на концах (под палец наддутой перчатки скафандра). Способ включает установку стойки треножником на грунт. В гермокисете (6, 7) раскрывают полость, изгибая проволочную затяжку (10, 11) в форме, близкой к окружности, совмещают петлю (13) с крюком суппорта (4, 5). Помещают в гермокисет образцы сыпучих или твердотельных фракций, стягивают кулиску, снимают петлю (13) с крюка, бандажируют концами затяжки «горловину» гермокисета, помещают его в транспортную тару. Техническим результатом является обеспечение эргономичности и безопасности действий космонавтов в скафандре на поверхности Луны и иных небесных тел. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Коллектор для раздельного отбора минералогических образцов космонавтом в скафандре на поверхности Луны, включающий несущую структуру и комплект сменных гермокисетов, при этом упомянутая структура содержит трубчатую стойку, треножник, суппорт с возможностью перемещения по стойке и снабженный крюками, на которых расположены посредством многослойных петель гермокисеты, выполненные из газонепроницаемого эластичного материала и снабженные кулисками с затяжками из мягкой проволоки в защитной оболочке, на оконечностях которых образованы кольца с внутренним диаметром более диаметра пальца в наддутой перчатке скафандра, при этом суппорт и треножник снабжены стопорными винтами для фиксации на стойке.

2. Способ использования коллектора для раздельного отбора минералогических образцов космонавтом в скафандре на поверхности Луны, заключающийся в том, что несущую структуру устанавливают треножником на грунт, в гермокисете раскрывают полость, изгибая проволочную затяжку, придают кромке с кулиской устойчивую форму, близкую к окружности, совмещают петлю гермокисета с крюком суппорта, при необходимости регулируют положение суппорта по высоте, затем помещают в гермокисет образцы сыпучих или твердотельных фракций и далее, держа за кольца затяжки, стягивают кулиску, снимают петлю гермокисета с крюка, концами затяжки бандажируют двумя-тремя витками образовавшуюся горловину гермокисета, помещают последний в транспортную тару.