×
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 261-270 of 370 items.
25.08.2017
№217.015.d2ff

Способ определения выходной мощности солнечной батареи космического аппарата

Изобретение относится к электроснабжению космических аппаратов (КА) с помощью солнечных батарей (СБ), имеющих положительную выходную мощность своей тыльной поверхности. Способ включает измерение высоты (Н) околокруговой орбиты КА и угол (ε) между направлением на Солнце и геоцентрическим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621816
Дата охранного документа: 07.06.2017
25.08.2017
№217.015.d358

Герметизированное устройство

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях полостей устройств авиационной и ракетной техники, а также в других областях техники. Заявлено герметизированное устройство, содержащее корпус, с торца которого имеется расточка, сообщенная с внутренней полостью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621472
Дата охранного документа: 06.06.2017
25.08.2017
№217.015.d35e

Способ управления космическим аппаратом дистанционного зондирования земли

Изобретение относится к управлению полетом специализированных космических аппаратов (КА). Способ включает построение инерциальной солнечной ориентации КА системой силовых гироскопов, измерение векторов их кинетических моментов, поддержание данной ориентации с одновременной разгрузкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621933
Дата охранного документа: 08.06.2017
26.08.2017
№217.015.d394

Космический модуль

Изобретение относится к космической технике, а именно к малым космическим модулям (КМ). КМ содержит силовой корпус блочного типа в виде скрепленных ребер правильной призмы с торцевыми панелями, имеющими вырезы для корпуса оптико-электронного модуля (ОЭМ) и для крепления блока реактивной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621783
Дата охранного документа: 07.06.2017
26.08.2017
№217.015.dda6

Электропривод

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к электроприводам. Электропривод содержит корпус с расточкой, подшипниковый щит, кронштейн с электродвигателем с шестерней и цилиндрический зубчатый редуктор. Кронштейн выполнен в виде двух фланцев, соединенных друг с другом аксиальными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624886
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.dda9

Средство и способ защиты искусственных объектов от воздействия факторов космического пространства

Группа изобретений относится к области защиты сооружаемых на Луне объектов от радиации, экстремальных температур и микрометеороидов. Средство защиты содержит оболочку, заполненную реголитом и изготовленную из материала на основе стекловолокна с пределами рабочих температур от -200°C до +550°C и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624893
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.ddb4

Система фиксации космонавта при передвижении по внешней поверхности космического объекта (варианты) и способ её эксплуатации (варианты)

Группа изобретений относится к космической технике, а именно к средствам обеспечения безопасной деятельности на внешней поверхности космического объекта (КО), например орбитальной станции (ОС). Система фиксации космонавта при передвижении по внешней поверхности КО включает поручни, жестко...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624895
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.dde2

Система фиксации космонавта при передвижении по внешней поверхности космического объекта и способ её эксплуатации

Группа изобретений относится к страховочным средствам внекорабельной деятельности космонавта, а также может быть использована в других видах монтажных работ. Система фиксации включает в себя поручни, закрепленные на внешней поверхности космического объекта, и закрепленную на скафандре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624891
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.ddfd

Способ определения максимальной выходной мощности солнечных батарей космического аппарата

Изобретение относится к электроснабжению космических аппаратов (КА) с помощью солнечных батарей (СБ). Способ включает разворот панели СБ в рабочее положение, измерение напряжения (U) и тока (I) от СБ в моменты, когда излучение от Земли поступает на нерабочую сторону панели СБ, и определение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624885
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.de1c

Устройство для измерения массы рабочего тела, газообразного при нормальных условиях, в баллоне электроракетной двигательной установки и способ определения его массы

Предлагаемое изобретение относится к области электроракетных двигательных установок (ЭРДУ) и может быть использовано в системах хранения и подачи рабочего тела ЭРДУ. Устройство для измерения массы рабочего тела, газообразного при нормальных условиях, в баллоне электроракетной двигательной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624688
Дата охранного документа: 05.07.2017
Showing 261-270 of 289 items.
25.08.2017
№217.015.c590

Электронасосный агрегат

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах терморегулирования изделий космической техники. Электронасосный агрегат содержит металлический корпус, установленный на корпусе электродвигатель, размещенные на его валу колеса. Снаружи электродвигателя установлен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618377
Дата охранного документа: 03.05.2017
25.08.2017
№217.015.c5f6

Быстроразъемный агрегат

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к устройствам разделения заправочных магистралей. Быстроразъемный агрегат содержит первую и вторую плиты, соединенные замковым устройством. Быстроразъемный агрегат включает установленную в первую плиту подпружиненную подвижную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618669
Дата охранного документа: 05.05.2017
25.08.2017
№217.015.c66c

Устройство для соединения коммуникаций

Изобретение предназначено для использования в области ракетно-космической техники, в частности для заправки (дренажа) системы терморегулирования изделия теплоносителем и обеспечения циркуляции теплоносителя, и может быть использовано в машиностроении. В устройстве для соединения коммуникаций,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618641
Дата охранного документа: 05.05.2017
25.08.2017
№217.015.c77a

Способ определения максимальной выходной мощности солнечных батарей космического аппарата

Изобретение относится к электрогенерирующим системам космического аппарата (КА). Способ включает разворот панелей солнечных батарей (СБ) КА их рабочими поверхностями на Солнце. Максимальную выходную мощность СБ определяют путём измерения тока и напряжения от СБ в моменты, когда отраженное от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618844
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.d0fe

Посадочное устройство космического корабля

Изобретение относится к области машиностроения, где необходимо осуществить мягкую посадку объекта с помощью посадочного устройства по вертикальной схеме. Посадочное устройство содержит посадочные опоры с центральными стойками, содержащими главный цилиндр с сотовым энергопоглотителем и узел...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621416
Дата охранного документа: 05.06.2017
25.08.2017
№217.015.d195

Дренажное устройство

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при внештатной посадке многоразового спускаемого аппарата на воду. Дренажное устройство состоит из дренажной системы, которая выполнена в виде емкости, в нижней части которой выполнено посадочное отверстие с уплотнительной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621930
Дата охранного документа: 08.06.2017
25.08.2017
№217.015.d2ff

Способ определения выходной мощности солнечной батареи космического аппарата

Изобретение относится к электроснабжению космических аппаратов (КА) с помощью солнечных батарей (СБ), имеющих положительную выходную мощность своей тыльной поверхности. Способ включает измерение высоты (Н) околокруговой орбиты КА и угол (ε) между направлением на Солнце и геоцентрическим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621816
Дата охранного документа: 07.06.2017
25.08.2017
№217.015.d358

Герметизированное устройство

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях полостей устройств авиационной и ракетной техники, а также в других областях техники. Заявлено герметизированное устройство, содержащее корпус, с торца которого имеется расточка, сообщенная с внутренней полостью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621472
Дата охранного документа: 06.06.2017
25.08.2017
№217.015.d35e

Способ управления космическим аппаратом дистанционного зондирования земли

Изобретение относится к управлению полетом специализированных космических аппаратов (КА). Способ включает построение инерциальной солнечной ориентации КА системой силовых гироскопов, измерение векторов их кинетических моментов, поддержание данной ориентации с одновременной разгрузкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621933
Дата охранного документа: 08.06.2017
26.08.2017
№217.015.d394

Космический модуль

Изобретение относится к космической технике, а именно к малым космическим модулям (КМ). КМ содержит силовой корпус блочного типа в виде скрепленных ребер правильной призмы с торцевыми панелями, имеющими вырезы для корпуса оптико-электронного модуля (ОЭМ) и для крепления блока реактивной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621783
Дата охранного документа: 07.06.2017
+ добавить свой РИД