Результат интеллектуальной деятельности: Устройство очистки остекления иллюминаторов с внешней стороны космических объектов для использования космонавтом в скафандре в условиях невесомости

Изобретение относится преимущественно к инструментам, используемым космонавтом в скафандре, в условиях невесомости.

В течение многолетней непрерывной эксплуатации космических объектов, например, орбитальной станции, в частности МКС, происходит запыление остекления иллюминаторов с внешней стороны, снижение их оптических характеристик, что сказывается на качестве научных наблюдений, фото- и видеорегистрации. Очевидно, что решение задачи по очистке остекления иллюминаторов является актуальным и необходимым.

Известно устройство для отбора проб с внешней поверхности космического объекта путем взятия мазков (RU 2536746, опубл. 27.12.2014, МПК: G01N 1/02 (2006.01), B64G 4/00 (2006.01)). Данное устройство содержит корпус, в котором выполнена по меньшей мере одна глухая полость с резьбой и конической поверхностью на входе, в полость ввернут пробоотборник с ответной конической поверхностью, к корпусу прикреплена металлическая пластина, вырез в которой образует ручку для захвата рукой в наддутой перчатке скафандра (прототип).

В устройстве, принятом в качестве прототипа, отмечены следующие недостатки:

- ввернутый по резьбе пробоотборник вызывает неудобство, поскольку космонавт в скафандре кистью может выполнить только 1/4 часть оборота, при нескольких витках резьбы выворачивание и вворачивание становится утомительным для мелких мышц предплечья;

- вворачивание пробоотборника на первый виток резьбы, так называемое "наживление", при ограниченной подвижности кисти и отсутствии тактильной чувствительности пальцев в наддутой перчатке, вызывает большие затруднения, существует риск ввернуть пробоотборник в начале операции не по резьбе и ее нарушить;

- обеспечение гермосоединения пробоотборник/полость вызвано исключительно задачей возвращения пробоотборника на Землю в состоянии термоизоляции, что не является обязательным для других задач и усложняет технологию изготовления и применения.

Задачей изобретения является обеспечение эргономичности, надежности и безопасности при выполнении рабочих технологических операций космонавтом в скафандре в условиях невесомости.

Техническим результатом изобретения является обеспечение эргономичности, надежности и безопасности устройства при очистке остекления иллюминатора с внешней стороны космического объекта путем согласования его конструкции с функциональными возможностями космонавта в скафандре в условиях невесомости и локализации распространения технологических отходов, т.е. продуктов очистки. Конструкция устройства обеспечивает жесткую фиксацию взаимного углового положения плоскости тарели и оси рукоятки в диапазоне пространственного угла 60°, а также подвижное соединение тарели с рукояткой, обеспечивая полное прилегание плоскости тарели с чистящим материалом к поверхности остекления независимо от угла наклона рукоятки в диапазоне 0-60°.

Технический результат достигается тем, что устройство очистки остекления иллюминаторов с внешней стороны космических объектов для использования космонавтом в скафандре в условиях невесомости содержит установленный на основании с ручкой корпус, имеющий, по меньшей мере, одну глухую полость, в которой размещен очиститель, состоящий из рукоятки, согласованной с наддутой перчаткой скафандра, и тарели, одна сторона которой покрыта чистящим материалом, а другая сторона имеет расположенный в центральной части выступающий палец диаметром d₄ и длиной l₂ со сферической головкой d с винтом-ограничителем в ней, причем рукоятка зафиксирована закрепленным на основании фигурным пружинным держателем, выполнена в виде стержня с резьбовым участком и коническим углублением в торцевой части и соединена с тарелью муфтой длиной l, в одном торце которой выполнено ответное осевое резьбовое отверстие диаметром d₁ и глубиной l₁ для присоединения рукоятки очистителя, в другом торце муфты, обращенном к сферической головке пальца, выполнено осевое отверстие диаметром d₂ для прохода упомянутого пальца, перпендикулярно продольной оси муфты выполнено боковое отверстие диаметром d₃ для размещения в нем сферической головки пальца с образованием сферического шарнира, отверстия d₂ и d₃ соединены пазом шириной b, при этом учитывают выполнение следующих соотношений d₁>d; d₂>d₄<d; d₃>d; d₄<d; ; ; ; b>d₄<d.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами на фигурах 1-13.

Фиг. 1 - устройство очистки остекления иллюминаторов.

Фиг. 2 - вид устройства очистки остекления иллюминаторов по стрелке А.

Фиг. 3 - очиститель.

Фиг. 4 - тарель в сборе.

Фиг. 5 - тарель.

Фиг. 6 - рукоятка.

Фиг. 7 - фигурный пружинный держатель.

Фиг. 8 - муфта.

Фиг. 9 - вид муфты по стрелке А.

Фиг. 10 - муфта в аксонометрии.

Фиг. 11 - муфта в аксонометрии.

Фиг. 12 - муфта в разрезе в аксонометрии.

Фиг. 13 - положение сферической головки и резьбового участка рукоятки в полости муфты.

На представленных фигурах приняты следующие обозначения:

1 - корпус;

2 - основание;

3 - ручка;

4 - очиститель;

5 - тарель;

6 - рукоятка;

7 - муфта;

8 - фигурный пружинный держатель;

9 - сферическая головка;

10 - палец;

11 - винт;

12 - резьбовой участок рукоятки;

13 - коническое углубление;

14 - полость корпуса;

15 - чистящий материал;

d - диаметр сферической головки;

d₁ - диаметр осевого резьбового отверстия в муфте;

d₂ - диаметр осевого отверстия для прохода пальца;

d₃ - диаметр бокового отверстия для размещения в нем сферической головки пальца;

d₄ - диаметр пальца;

d₅ - диаметр рукоятки;

l - длина муфты;

l₁ - глубина резьбового отверстия;

l₂ - длина пальца;

b - ширина паза.

Предложенное устройство (фиг. 1) содержит корпус 1, закрепленный на основании 2 с ручкой 3. В полость 14 корпуса 1 помещен очиститель 4 (фиг. 3), состоящий из рукоятки 6 (фиг. 6), согласованной с наддутой перчаткой скафандра, и тарели 5 (фиг. 4, 5), с одной стороны покрытой чистящим материалом 15, а с другой стороны имеющей в центральной части выступающий палец 10 диаметром d₄ и длиной l₁ со сферической головкой 9 и с винтом-ограничителем 11 в ней. Рукоятка очистителя 6 зафиксирована закрепленным на основании 2 фигурным пружинным держателем 8 (фиг. 1, 7) и выполнена в виде стержня с резьбовым участком 12 (фиг. 6), например, с резьбой M16×1,5 (ГОСТ 24705-2004) и коническим углублением 13 в торцевой части? и соединена с тарелью 5 муфтой 7 (фиг. 8, 9, 10, 11, 12) длиной l, в одном торце которой выполнено ответное осевое резьбовое отверстие диаметром d₁ и глубиной l₁ для присоединения рукоятки очистителя, в другом торце муфты 7 (фиг. 11), обращенном к сферической головке 9 пальца 10, выполнено осевое резьбовое отверстие диаметром d₂ для прохода упомянутого пальца. Перпендикулярно продольной оси муфты 7 выполнено боковое отверстие диаметром d₃ для размещения в нем сферической головки 9 пальца 10 с образованием сферического шарнира. Отверстия d₂ и d₃ соединены пазом шириной b, при этом учитывают выполнение следующих соотношений d₁>d; d₂>d₄<d; d₃>d; d₄<d; ; ; ; b>d₄<d.

Указанные зависимости установлены конструктивно исходя из базовой величины - диаметра d₅ рукоятки 6 (фиг. 6), согласованной с наддутой перчаткой скафандра, то есть d₁<d₅, d₁>d и т.д.

Порядок сборки устройства (фиг. 13): сферическую головку 9 с предварительно ввернутым винтом 11 через боковое отверстие d₃, а палец 10 через паз b помещают в полость муфты 7, резьбовой участок 12 рукоятки 6 ввертывают в осевое резьбовое отверстие d₁, тарель 5 очистителя 4 помещают в полость 14 корпуса 1, рукоятку очистителя 6 закрепляют в фигурном пружинном держателе 8.

Конструкция обеспечивает два режима эксплуатации устройства:

- если резьбовой участок 12 рукоятки 6 ввернут в резьбовое отверстие d₁ муфты 7 до упора в сферическую головку 9, тарель 5 фиксируется неподвижно в диапазоне 0°-60° пространственного угла между осью рукоятки 6 и плоскостью тарели 5;

- если резьбовой участок 12 рукоятки 6 ввернут в резьбовое отверстие d₁ муфты 7 без упора в сферическую головку 9, то есть с зазором, обеспечивается возможность постоянно выполнять наклоны рукоятки 6 относительно тарели 5 непосредственно в процессе рабочих движений очистителя 4 в диапазоне 0°-60° пространственного угла, обеспечивая при этом полное прилегание чистящего материала 15 тарели 5 к очищаемой поверхности.

Эксплуатация изобретения осуществляется следующим образом.

Космонавт доставляет на рабочее место устройство очистки в собранном виде (фиг. 1), отрегулированное на один из режимов использования по решению исполнителя, а именно: рукоятка 6 ввернута в муфту 7 до упора в сферическую головку 9 или без упора, т.е. с зазором. Удерживая очиститель 4 за рукоятку 6, космонавт расфиксирует рукоятку 6 из фигурного пружинного держателя 8, извлекает тарель 5 из полости 14 корпуса 1 и устанавливает тарель 5 чистящим материалом 15 на остекление иллюминатора. Затем космонавт, прижимая чистящий материал 15 тарели 5 к остеклению, выполняет возвратно-поступательные и круговые движения тарелью 5 по поверхности остекления. После завершения очистки космонавт помещает тарель 5 очистителя 4 в полость 14 корпуса 1, рукоятку 6 фиксирует в фигурном пружинном держателе 8, который обеспечивает быстродействие при отсоединении и закреплении рукоятки 6 очистителя 4.