×
20.08.2015
216.013.7291

Результат интеллектуальной деятельности: КОСМИЧЕСКИЙ МОЛОТОК

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002560899
Дата охранного документа
20.08.2015
Аннотация: Изобретение относится к космической технике, в частности к инструментам, предназначенным для выполнения технологических операций космонавтом в скафандре вне гермоотсеков, в условиях невесомости. Молоток содержит боек, в котором образована полость, заполненная сыпучим наполнителем. Длина полости определена по следующему соотношению:
Основные результаты: Молоток, используемый в условиях невесомости, в бойке которого образована полость, заполненная сыпучим наполнителем, отличающийся тем, что длина полости определена по следующему соотношению: ,где: M - заданная масса молотка, d - диаметр окружности, вписанной в поперечное сечение бойка, ρ - удельная плотность сыпучего наполнителя, при этом масса сыпучего наполнителя составляет m=(0,4÷0,5)M, а степень заполнения полости сыпучим наполнителем - l=L/(1,1÷1,2).

Изобретение относится к космической технике, в частности к инструментам для выполнения технологических операций космонавтом в скафандре вне гермоотсеков, в условиях невесомости, вакуума и знакопеременных температур.

В процессе выполнения слесарно-монтажных и ремонтно-восстановительных работ космонавты используют широкий спектр ручных инструментов, адаптированных к функциональным возможностям космонавта, облаченного в скафандр, и факторам окружающей среды. Наряду с другими инструментами используются молотки - ручной инструмент ударного действия с поступательным движением рабочей части - бойка.

Обязательным условием жизни и работы в невесомости является фиксация всех предметов или управление их перемещением, во избежание бесконтрольного дрейфа как внутри отсеков, так и за бортом космического объекта.

В 1970 г. была развернута программа по экспериментальному исследованию возможностей космонавта в скафандре выполнять технологические операции с использованием инструментов. В условиях моделированной невесомости при полете самолета по параболической траектории оценивался широкий спектр инструментов, в том числе и молоток. На режиме невесомости, при нанесении удара по металлической конструкции был зафиксирован отскок молотка от конструкции вместе с рукой испытателя по направлению к остеклению гермошлема скафандра, что представляло угрозу целостности остекления. Удерживание молотка в момент отскока при редукции усилия сжатия кисти в наддутой перчатке скафандра требует от космонавта большого напряжения с риском утери молотка. После многократного повторения данного эксперимента однозначно сформировалась необходимость исключить явление отскока молотка после удара. Безреактивность определена как обязательное свойство молотка для использования его в условиях невесомости.

В статье авторов Ц. Олегова1, (1Псевдоним автора данной заявки) Г. Сергеева "Инструменты для космонавта", опубликованной в 1976 г. [1], показан "неотскакивающий при ударе молоток, в полый корпус которого помещены металлические шарики, принимающие на себя энергию отдачи". В описании отсутствует указание о соотношении геометрических величин полости и той ее части, которая заполнена помещенным в нее сыпучим материалом. Однако произвольно назначенное соотношение этих величин не может обеспечить парирование отскока в условиях невесомости.

Известен молоток, отличающийся тем, что он имеет съемную головку в виде пустотелой каплевидной гальки [2], внутрь которой засыпается дробь. В конструкции отсутствуют признаки, которые могли бы способствовать устранению отскока, не указаны соотношения между геометрическими параметрами частей молотка. Кроме того, нанесение ударов молотком каплевидной формы по таким инструментам, как зубило, бородок, пробойник и др., является непродуктивным и опасным для исполнителя в скафандре в условиях невесомости при сниженной координации движений космонавта.

Известен молоток (полезная модель) [3], состоящий из ручки и бойка, имеющего полость, заполненную чугунными частицами полусферической формы и смазывающим веществом, отличающийся тем, что полость имеет форму цилиндра со сферическими поверхностями по концам при соотношении диаметр: длина цилиндра = 1:3-5, и которая заполнена чугунными частицами полусферической формы размером 1-3 мм и силиконовой смазкой, взятой в соотношении объемов чугунные частицы: силиконовое масло = 1:0,8-1,5.

В представленной конструкции нет данных о степени заполнения полости вязким силиконовым маслом и чугунными частицами. Кроме того, сопротивление вязкого силикона препятствует быстрому перемещению частиц, вызывает запаздывание воздействия наполнителя на боек и не исключает его отскока в условиях невесомости.

Известна деревянная киянка [4] с полостью 100×32×3 5 мм, в которую помещена свинцовая дробь №7 в объеме 40 мл и весом 300 г по общности признаков, принятая в качестве прототипа. Отскок при ударе деревянным бойком киянки поглощается нежестким материалом бойка, наполнителем и силой земного притяжения.

Удар металлом по металлу в условиях невесомости носит мгновенный упругий характер, воздействие сил, парирующих отскок, должно наступать в момент отскока. При указанных размерах полости и объеме дроби, последняя занимает 3,57 см по длине полости. Перемещение дроби на 2/3 длины полости вызовет в условиях невесомости запаздывание воздействия дроби на ударную часть бойка к моменту отскока, в результате чего отскок не парируется.

Задачей изобретения является обеспечение безопасности эксплуатации космического молотка в условиях невесомости космонавтом в скафандре.

Задача решается следующим образом.

Космический молоток, в бойке которого образована полость, заполненная сыпучим наполнителем, отличается тем, что длина полости определяется по следующему соотношению величин:

, где:

M - заданная масса молотка, d - диаметр окружности, вписанной в поперечное сечение бойка, ρ - удельная плотность сыпучего наполнителя, при этом масса сыпучего наполнителя m=(0,4÷0,5)M, степень заполнения полости сыпучим наполнителем l=L/(1,1÷1,2).

На фигурах:

На фиг.1 - космический молоток.

На фиг.2 - окружность, вписанная в поперечное сечение бойка.

На фиг.3 - прозрачная модель бойка.

На фиг.4 - сравнение отскока космического и обычного молотка.

На фигурах:

1 - боек.

2 - сыпучий наполнитель.

По наблюдениям на режиме невесомости в полете самолета по параболической траектории, в экспериментах с использованием прозрачной модели бойка 1 (фиг.3) установлено, что оптимальная длина полости L (фиг.1) должна превышать длину части полости l, заполненную сыпучим наполнителем 2, в соотношении

Данное соотношение, полученное экспериментально, обеспечивает необходимый свободный пробег сыпучего наполнителя и своевременный контакт сыпучего наполнителя с ударной частью бойка для парирования отскока космического молотка.

В результате экспериментов в условиях невесомости установлено, что масса сыпучего наполнителя m обеспечивает оптимальное парирование отскока космического молотка массой M при соотношении

Тогда объем сыпучего наполнителя v при удельной плотности сыпучего наполнителя ρ определится

В свою очередь, объем заполненной части полости v, равен

,

где d - диаметр окружности, вписанной в поперечное сечение бойка.

Из выражений (3) и (4) получаем равенство

откуда длина части полости l, заполненная сыпучим наполнителем, равна

Согласно полученной экспериментально зависимости (1)

Разработка космического молотка осуществляется в следующем порядке.

Исходя из технологических задач, назначается масса космического молотка M, форма и размеры ударной части бойка, например, круг диаметром D. В поперечное сечение бойка вписывается, из конструктивных соображений, окружность диаметра d для цилиндрической полости (фиг.2).

Критериями выбора сыпучего наполнителя являются:

- фрагментированный материал, сохраняющий форму частиц;

- отсутствие адгезии между частицами;

- приемлемая удельная плотность материала; рационально использовать материал с удельной плотностью ρ, близкой к удельной плотности материала бойка, например, стальные шары диаметром 2 мм.

Определяют длину полости L (фиг.1) при заданных массе молотка M, удельной плотности сыпучего наполнителя ρ и диаметре полости d по полученной зависимости (7).

Ниже приведен численный пример.

Дано:

М=1000 г

d=3 см

ρ=7,8 г/см3

Степень заполнения полости сыпучим наполнителем по ее длине определяется из соотношений (1) или (6)

l=1/(1,1÷1,2)=(7,2÷9) см

Парирование отскока при данной конструкции космического молотка в условиях невесомости реализуется следующим образом:

- при движении бойка на стадии замаха сыпучий наполнитель частично смещается в полости к задней части бойка, при этом образуются бесконтактные зазоры между частицами и разрежение в среде сыпучего наполнителя;

- при обратном движении - в направлении нанесения удара, корпус бойка опережает сыпучий наполнитель ввиду инерционного отставания последнего;

- в момент отскока бойка частицы сыпучего наполнителя вступают в контакт с ударной частью бойка, при этом кинетическая энергия сыпучего наполнителя, уплотнение частиц и трение между частицами обеспечивают парирование отскока.

Свойство безреактивности космического молотка наглядно проявляется в сравнении с обычным молотком при одновременном нанесении ударов (фиг.4).

Космические молотки описанной конструкции подтвердили соответствие назначению и свою эффективность при применении в реальных космических полетах, обеспечено безопасное применение молотка: исключен отскок и контактирование молотка с элементами скафандра при этом, облегчено удерживание космонавтом рукоятки молотка рукой в наддутой перчатке скафандра.

Литература

1. Ц. Олегов, Г. Сергеев. Инструменты для космонавта. Наука и жизнь, №9, 1976 г., с.27-32, цв. вкладка.

2. Патент RU 2418674 С2.

3. Патент RU 18508 U1.

4. http://www.master-forum.ru/hand-tools-master-classId=1192.

Молоток, используемый в условиях невесомости, в бойке которого образована полость, заполненная сыпучим наполнителем, отличающийся тем, что длина полости определена по следующему соотношению: ,где: M - заданная масса молотка, d - диаметр окружности, вписанной в поперечное сечение бойка, ρ - удельная плотность сыпучего наполнителя, при этом масса сыпучего наполнителя составляет m=(0,4÷0,5)M, а степень заполнения полости сыпучим наполнителем - l=L/(1,1÷1,2).
КОСМИЧЕСКИЙ МОЛОТОК
КОСМИЧЕСКИЙ МОЛОТОК
КОСМИЧЕСКИЙ МОЛОТОК
КОСМИЧЕСКИЙ МОЛОТОК
КОСМИЧЕСКИЙ МОЛОТОК
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 241-250 of 370 items.
13.01.2017
№217.015.9005

Способ определения деформации корпуса космического аппарата в полете

Изобретение относится к космической технике. В способе определения деформации корпуса КА в полете фиксируют на внутренней поверхности иллюминатора КА в заданном положении фотокамеру, выбирают в качестве реперных точек ориентиры на внешней поверхности КА, попавшие в поле зрения фотокамеры, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605232
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.b50c

Устройство защиты и контроля состояния оптических поверхностей объектива оптического прибора

Заявленное устройство относится к области оптико-электронного приборостроения и предназначено для защиты оптических поверхностей оптических приборов от загрязнений, механических повреждений и контроля состояния оптических поверхностей объектива оптических приборов без демонтажа защитной крышки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614352
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.b52b

Электрохимический генератор

Изобретение относится к электрохимии, точнее к энергоустановкам с электрохимическими генераторами (ЭХГ). Электрохимический генератор включает батарею топливных элементов и ее систему охлаждения с контуром циркуляции жидкого теплоносителя, включающим охлаждающий теплообменник, установленный на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614242
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.b57f

Устройство защиты и контроля состояния оптических поверхностей в фокальной плоскости объектива оптического прибора

Заявленное устройство относится к области оптико-электронного приборостроения, предназначено для защиты оптических поверхностей оптических приборов от загрязнений, механических повреждений и контроля состояния оптических поверхностей в фокальной плоскости объектива оптического прибора без...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614335
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.b5f1

Способ управления космическим аппаратом для облёта луны

Изобретение относится к межорбитальным маневрам космических аппаратов (КА) в системе Земля-Луна. Способ включает отстыковку КА от околоземной орбитальной космической станции (ОКС) и выведение его на траекторию облета Луны с возвратом. При возвращении к Земле путём нескольких торможений в её...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614446
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b616

Способ управления транспортной космической системой

Изобретение относится к управлению работой транспортного космического корабля (ТКК), совершающего рейсы между орбитальной космической станцией (ОКС), находящейся вблизи планеты с атмосферой, и базовой станцией, расположенной, например на Луне. После выведения ракетой-носителем на опорную орбиту...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614466
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b63d

Устройство крепления и расфиксации развертываемых панелей

20 Изобретение относится к средствам фиксации и быстрого дистанционного разделения элементов конструкций космических аппаратов (КА), их частей и других изделий. Устройство содержит узлы крепления панелей и сочленения в виде стаканов с коническими впадинами и выступами, взаимодействующими между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614465
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b6f0

Способ управления космическим аппаратом для облёта луны

Изобретение относится к межорбитальным перелётам в системе Земля-Луна. Способ включает отстыковку КА от околоземной орбитальной космической станции (ОКС) и перевод на траекторию перелёта к Луне. Затем КА выводят на селеноцентрическую орбиту. По пребывании там заданное время КА переводят на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614464
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b700

Космический модуль

Изобретение относится преимущественно к космическим аппаратам (КА) с малыми космическими модулями (КМ) для оптико-электронного наблюдения Земли. КМ включает в себя призматический силовой корпус блочного типа. На торцевой панели установлена одноразовая (для гашения остаточной угловой скорости КА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614461
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b71b

Способ формирования управляющих воздействий на космический аппарат с силовыми гироскопами и поворотными солнечными батареями

Изобретение относится к управлению угловым движением космического аппарата (КА) с силовыми гироскопами (СГ) и солнечными батареями (СБ), установленными на взаимно противоположных сторонах КА. В момент отказа измерителя угловой скорости КА фиксируют суммарный вектор кинетич. момента КА и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614467
Дата охранного документа: 28.03.2017
Showing 241-250 of 289 items.
13.01.2017
№217.015.8e93

Способ управления транспортной космической системой

Изобретение относится к перелётам транспортного космического корабля (ТКК) между двумя орбитальными станциями (ОС), одна из которых находится на орбите планеты с атмосферой, а другая - либо на орбите другого небесного тела (напр., Луны), либо вблизи точек либрации (напр., L или L системы Земля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605463
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8ec0

Импульсная реактивная двигательная установка космического аппарата

Изобретение относится к космической технике и может использоваться для корректировки орбиты обитаемых космических аппаратов (КА). Импульсная реактивная двигательная установка космического аппарата включает твердополимерный электролизер воды, вход водородной полости которого гидравлически связан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605163
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8ee2

Способ полуавтоматического управления причаливанием

Изобретение относится к управлению движением стыкуемых космических аппаратов (КА). Способ обеспечивает касание активного (АК) и пассивного (ПА) КА с требуемыми значениями скорости, для чего регулируют скорость причаливания в зависимости от дальности. По внешней команде автоматическую ориентацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605231
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8f41

Способ определения момента времени схода наблюдаемого с космического аппарата ледника

Способ определения момента времени схода наблюдаемого с космического аппарата ледника основан на определении перемещения ледника за заданный промежуток времени, определении неподвижных характерных точек на склонах ледника. Осуществляют первую съемку ледника и неподвижных характерных точек с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605528
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8f42

Способ контроля готовности экипажа космического аппарата к нештатным ситуациям и система для его осуществления

Группа изобретений относится к способу и системе контроля готовности экипажа космического аппарата (КА) к внештатным ситуациям. Для контроля готовности экипажа к внештатным ситуациям моделируют внештатную ситуацию, определяют готовность космонавтов к внештатной ситуации путем сравнения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605230
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8f8c

Способ испытаний на электромагнитную совместимость электроракетной двигательной установки с информационными бортовыми системами космического объекта, системы записи и воспроизведения характеристик тока разряда электроракетных двигателей электроракетной установки для реализации способа

Предлагаемое изобретение относится к области использования электроракетных двигательных установок в составе космического аппарата и предназначено для проведения испытаний ее на электромагнитную совместимость с информационными бортовыми системами, например на помехоустойчивость бортового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605277
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.9005

Способ определения деформации корпуса космического аппарата в полете

Изобретение относится к космической технике. В способе определения деформации корпуса КА в полете фиксируют на внутренней поверхности иллюминатора КА в заданном положении фотокамеру, выбирают в качестве реперных точек ориентиры на внешней поверхности КА, попавшие в поле зрения фотокамеры, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605232
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.b50c

Устройство защиты и контроля состояния оптических поверхностей объектива оптического прибора

Заявленное устройство относится к области оптико-электронного приборостроения и предназначено для защиты оптических поверхностей оптических приборов от загрязнений, механических повреждений и контроля состояния оптических поверхностей объектива оптических приборов без демонтажа защитной крышки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614352
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.b52b

Электрохимический генератор

Изобретение относится к электрохимии, точнее к энергоустановкам с электрохимическими генераторами (ЭХГ). Электрохимический генератор включает батарею топливных элементов и ее систему охлаждения с контуром циркуляции жидкого теплоносителя, включающим охлаждающий теплообменник, установленный на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614242
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.b57f

Устройство защиты и контроля состояния оптических поверхностей в фокальной плоскости объектива оптического прибора

Заявленное устройство относится к области оптико-электронного приборостроения, предназначено для защиты оптических поверхностей оптических приборов от загрязнений, механических повреждений и контроля состояния оптических поверхностей в фокальной плоскости объектива оптического прибора без...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614335
Дата охранного документа: 24.03.2017
+ добавить свой РИД