×
20.08.2015
216.013.7291

КОСМИЧЕСКИЙ МОЛОТОК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002560899
Дата охранного документа
20.08.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
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).
Реферат Свернуть Развернуть

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 21-30 of 370 items.
27.06.2013
№216.012.5285

Установка для плазменно-дуговой плавки

Изобретение относится к области вакуумных установок для плазменной дуговой плавки металлов и сплавов в космосе и предназначена для проведения экспериментов преимущественно по плавке наиболее перспективных металлов (вольфрам, ниобий) и композитов на металлической основе в условиях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486718
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.54e0

Способ определения местоположения негерметичного участка замкнутой гидравлической магистрали, снабженной побудителем расхода и гидропневматическим компенсатором температурного изменения объема рабочего тела

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на создание простого и безопасного для операторов, работающих в герметично изолированных от внешних сред обитаемых помещениях, оперативного способа определения местонахождения негерметичного участка гидравлической магистрали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487331
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.554b

Фотоэлемент приемника-преобразователя лазерного излучения в космосе

Изобретение относится к области беспроводной передачи электрической энергии между космическими аппаратами (КА) на основе направленного электромагнитного излучения с одного КА на приемник-преобразователь, на основе фотоэлектрического преобразователя (ФЭП), второго КА. Фотоэлемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487438
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.57c5

Устройство для выбора астрономических объектов наблюдения с орбитального космического аппарата

Устройство для выбора астрономических объектов наблюдения с орбитального космического аппарата (КА) относится к космической технике. Устройство для выбора астрономических объектов наблюдения с орбитального КА, включает глобус с нанесенной на него картой звездного неба, два охватывающих глобус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488077
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.07.2013
№216.012.597a

Орбитальная космическая система

Изобретение относится к системам космических объектов (КО) с передачей между ними энергии и импульса посредством лазерного излучения и может быть использовано для КО, на борту которых создаются условия микрогравитации на уровне ~10…10 ускорения на поверхности Земли. Система включает в себя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488527
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5a4d

Термокомпрессионное устройство

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств (термокомпрессоров). Термокомпрессионное устройство содержит источник газа высокого давления с подключенным к нему баллоном-компрессором, устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488738
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5a7a

Способ определения уровня диэлектрического вещества

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к системам измерения уровня заправки ракетно-космической техники. Сущность: формируют синусоидальное напряжение на емкостном датчике уровня, измеряют комплексный ток через сухой емкостной датчик уровня и измеряют комплексный ток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488783
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5a80

Герметизированное устройство и способ подвода текучей среды в полость герметизированного устройства с ее герметизацией

Группа изобретений относится к области испытательной техники и направлена на повышение технологичности и увеличение ресурса использования, что обеспечивается за счет того, что герметизированное устройство содержит корпус с расточкой, сообщенной с внутренней полостью корпуса, установленный в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488789
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.5fe5

Способ управления движением активного космического объекта, стыкуемого с пассивным космическим объектом

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для стыковки двух космических объектов, один из которых активный, а другой - пассивный. На опорную орбиту выводят активный космический объект (АКО), определяют характеристики импульсов сближения (ХИС) по номинальным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490181
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6bf9

Устройство для электролиза воды и способ его эксплуатации

Группа изобретений относится к энергетике, и может использоваться в автономных энергоустановках. Устройство для электролиза воды содержит электролизер с пневматически изолированными полостями для водорода и кислорода, подключенный к блоку питания, который электрически связан с системой контроля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493292
Дата охранного документа: 20.09.2013
Showing 21-30 of 289 items.
27.06.2013
№216.012.5027

Устройство контроля ориентации пассивных космических аппаратов

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при выполнении в космосе операций сближения, облета, зависания, причаливания со стыковкой космических аппаратов (КА), в авиации для обеспечения посадки летательных аппаратов в условиях ограниченной видимости, а также для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486112
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5028

Система запуска криогенного жидкостного ракетного двигателя космического объекта

Изобретение относится к ракетным двигательным установкам на криогенном топливе. Система запуска относится к жидкостному ракетному двигателю, включающему в себя криогенный топливный бак (1), турбонасосные агрегаты (ТНА) (2, 6), газогенератор (7), сообщенный с турбиной (18) ТНА (6), камеру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486113
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.50b1

Способ качественной оценки биокоррозионных поражений тонкостенных герметичных оболочек из алюминиево-магниевых сплавов при эксплуатации космических аппаратов и суспензия споровых материалов для его реализации

Группа изобретений относится к микробиологии. Предложены способ качественной оценки биокоррозионных поражений тонкостенных герметичных оболочек из алюминиево-магниевых сплавов при эксплуатации космических аппаратов и суспензия споровых материалов грибов для осуществления указанного способа....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486250
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5285

Установка для плазменно-дуговой плавки

Изобретение относится к области вакуумных установок для плазменной дуговой плавки металлов и сплавов в космосе и предназначена для проведения экспериментов преимущественно по плавке наиболее перспективных металлов (вольфрам, ниобий) и композитов на металлической основе в условиях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486718
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.54b8

Термокомпрессивное устройство

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств. Термокомпрессионное устройство содержит источник газа высокого давления с подключенным к нему баллоном-компрессором, устройство для термоциклирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487291
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.54e0

Способ определения местоположения негерметичного участка замкнутой гидравлической магистрали, снабженной побудителем расхода и гидропневматическим компенсатором температурного изменения объема рабочего тела

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на создание простого и безопасного для операторов, работающих в герметично изолированных от внешних сред обитаемых помещениях, оперативного способа определения местонахождения негерметичного участка гидравлической магистрали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487331
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.554b

Фотоэлемент приемника-преобразователя лазерного излучения в космосе

Изобретение относится к области беспроводной передачи электрической энергии между космическими аппаратами (КА) на основе направленного электромагнитного излучения с одного КА на приемник-преобразователь, на основе фотоэлектрического преобразователя (ФЭП), второго КА. Фотоэлемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487438
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.57c5

Устройство для выбора астрономических объектов наблюдения с орбитального космического аппарата

Устройство для выбора астрономических объектов наблюдения с орбитального космического аппарата (КА) относится к космической технике. Устройство для выбора астрономических объектов наблюдения с орбитального КА, включает глобус с нанесенной на него картой звездного неба, два охватывающих глобус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488077
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.07.2013
№216.012.597a

Орбитальная космическая система

Изобретение относится к системам космических объектов (КО) с передачей между ними энергии и импульса посредством лазерного излучения и может быть использовано для КО, на борту которых создаются условия микрогравитации на уровне ~10…10 ускорения на поверхности Земли. Система включает в себя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488527
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5a4d

Термокомпрессионное устройство

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств (термокомпрессоров). Термокомпрессионное устройство содержит источник газа высокого давления с подключенным к нему баллоном-компрессором, устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488738
Дата охранного документа: 27.07.2013
+ добавить свой РИД