×
29.05.2018
218.016.52cd

Роботизированный наноспутниковый комплекс спасения космонавтов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к космической технике. Роботизированный наноспутниковый комплекс спасения космонавтов содержит высокоточную систему отделения с электромеханической лебедкой и катушкой спасательного троса. Комплекс включает в свой состав наноспутник с системой активного маневрирования, системой наведения и возможностью перехвата и фиксации космонавта. Система управления выполнена с возможностью обеспечения мониторинга внекорабельной деятельности, детектирования возникновения нештатной ситуации. Система управления активирует работу комплекса путем оценки параметров относительного движения космонавта. Спасательный трос лебедки, установленной в пусковом контейнере на космической станции, другим концом скреплен с наноспутником. Передний по полету торец наноспутника снабжен стыковочным устройством. Техническим результатом изобретения является обеспечение безопасного выполнения внекорабельной деятельности с повышением вероятности спасения космонавта в случае потери контакта с кораблем. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к вспомогательным системам космических кораблей, орбитальных станций (в дальнейшем кораблей) и предназначено для спасения космонавтов, потерявших связь с кораблем при выполнении внекорабельной деятельности. Подобная деятельность в космическом полете является наиболее ответственным и опасным видом работы, при выполнении которой космонавты перемещаются по поверхности корабля по установленным на его поверхности скобам, пристегиваясь страховочными фалами. Одной из возможных нештатных ситуаций является случайное отстегивание страховочного троса, что может привести к переходу космонавта в свободное движение и к его гибели в течение нескольких часов.

Известен ряд способов и устройств, которые могут быть использованы для спасения космонавтов, потерявших связь с кораблем.

В журнале Aviation Week & Space Technology N 9,1983 г. описана индивидуальная реактивная установка для перемещения космонавта в открытом космосе, которую космонавт держит в руке.

В патенте РФ №2111906 (МПК B64G 9/00) описывается спасательная двигательная установка космонавта, которая содержит реактивные двигатели с запасом рабочего тела, скомпонованные в виде ранца на скафандре космонавта. Для удобства эксплуатации она выполнена таким образом, что позволяет одевать и снимать скафандр вместе с закрепленной на нем установкой.

Известно также устройство спасения космонавта (УСК), которое крепится сзади к скафандру «Орлан-М» и питается от его батарей. Устройство содержит корпус, в котором расположены баллоны с запасом рабочего тела, реактивные сопла и пульт управления.

УСК, разработанное в США, называемое SAFER (Simplified Aid for EVA Rescue, или упрощенное устройство для спасения космонавта при внекорабельной деятельности), реализуещее тот же способ спасения, применялось уже более чем в 100 выходах в открытый космос.

При потере связи с кораблем космонавт с помощью УСК, за счет создаваемой реактивной тяги нужного направления, возвращается на корабль. Недостаток этого способа, который лежит в основе всех этих устройств, состоит в том, что суммарная масса космонавта, скафандра и устройства спасения при выходе в открытый космос составляет 180-240 кг. Поэтому для обеспечения минимально необходимой для такой операции характеристической скорости 25…30 м/с, при обычно применяемых газовых двигателях, требуется большая масса рабочего тела, находящегося в газовых баллонах. Это увеличивает габариты и массу устройства, носимого космонавтом на протяжении всего выхода в открытый космос, что, в свою очередь, создает неудобства при работе в штатном режиме. Кроме того, проблематично спасение космонавта, находящегося в бессознательном состоянии.

Наиболее близким, по сути, является техническое решение по патенту RU №2430861 B64G 1/64 от 04.03.2010 «Способ стыковки космических аппаратов и устройство для его реализации».

Способ и устройство для его реализации заключаются в следующем. Перед стыковкой с пассивного КА (ПКА) выпускают на тросе устройство зацепления, например надувную мишень с высокопрочной сеткой и световой сигнализацией. С активного КА (АКА) при его сближении с ПКА запускают ракету, связанную с АКА при помощи троса, снабженного энергопоглощающими элементами, наводят ракету в режиме самонаведения на световые сигналы устройства зацепления и после ее попадания и зацепления с этим устройством регулируют натяжение троса, осуществляя его торможение при выпуске. При этом обеспечивают натяжение троса, не превышающее предельного значения. После выпуска троса на всю длину начинают осуществлять раскрытие энергопоглощающих элементов, выполненных на этом тросе (например, в виде складок, зафиксированных разрушаемым креплением). Трос продолжает удлиняться с натяжением, не превышающим предельного значения. При совместном движении КА в связке двигателями АКА устраняют вращение связки вокруг ее центра масс, а после прекращения расхождения КА подтягивают ПКА к АКА с помощью троса и производят стыковку.

Использование этого способа стыковки и устройства для его реализации при спасении космонавтов, потерявших связь с кораблем, затруднено по ряду причин, например:

- устройство зацепления на тросе может запутываться при проведении спасательной операции, а при штатной ситуации будет мешать работе космонавта;

- устранение вращения связки двигателями АКА затруднительно в связи с тем, что трос имеет малую жесткость на кручение;

- проблемы изготовления и эксплуатации троса с энергопоглощающими элементами и т.д.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение вероятности спасения космонавта, потерявшего контакт с кораблем при выполнении внекорабельной деятельности, находящегося, в том числе в бессознательном состоянии, а также обеспечение удобства выполнения внекорабельной деятельности в штатной ситуации.

Результат достигается тем, что роботизированный наноспутниковый комплекс спасения космонавтов, содержащий высокоточную переориентируемую систему отделения с электромеханической лебедкой и катушкой спасательного троса, включает в свой состав наноспутник с системой активного маневрирования и системой автономного или телеоператорного наведения, установленный с возможностью перехвата и фиксации удаляющегося космонавта, а также систему управления с возможностью обеспечения мониторинга внекорабельной деятельности космонавта, детектирования возникновения нештатной ситуации и активации работы комплекса путем оценки параметров относительного движения космонавта, причем спасательный трос электромеханической лебедки, установленной в пусковом контейнере на космической станции, другим концом скреплен с наноспутником, а сам наноспутник на переднем по полету торце снабжен стыковочным устройством.

Кроме того, наноспутник снабжен ручками, оборудованными рычагами управления реактивными двигателями системы активного маневрирования.

Кроме того, наноспутник установлен в пусковом контейнере, оборудованном следящим устройством.

Кроме того, пусковой контейнер оборудован системой зарядки батарей наноспутника и системой заправки бака наноспутника рабочим телом.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена переориентируемая система отделения для наноспутника-спасателя;

на фиг. 2 представлен наноспутник-спасатель;

на фиг. 3 представлен узел крепления наноспутника к тросу;

на фиг. 4 представлено следящее устройство.

Переориентируемая система для наноспутника-спасателя состоит из основания 1, корпуса 2, кольцевых магнитов 3, измерительных катушек 4, направляющих 5, 19, втулки 6, узла фиксации с эжектором 7, плат РЭА 8, основания 9, шаровой опоры 10, корпуса 11, обмотки силового соленоида 12, платформы запуска 13, основания НС 14, шаровой опоры 15, механизма смещения платформы запуска 16-17, 24-25, электромагнита фиксации НС 18, штока 20, пружины 21, демпфера 22 и корпуса механизма смещения платформы 23. Наноспутник-спасатель имеет в своем составе две оптических камеры 26, фонарь 27, две раскрываемые ручки для удобства спасения космонавта 28, исполнительный блок 29. Узел крепления по своему исполнению повторяет вертлюг, исключающий передачу вращения с одного элемента соединения на другой. Следящее устройство состоит из защитного обтекателя 30 полусферической формы, выполненного из плавленного кварца, оптической высокоскоростной камеры 31, плоскости крепления 32.

Предлагаемый способ спасения заключается в следующем. При потере контакта космонавта с кораблем, роботизированный наноспутниковый комплекс спасения космонавтов автоматически или по команде космонавта-наблюдателя активирует режим «спасение» и рассчитывает оптимальную траекторию перехвата космонавта, с помощью системы автономного или телеоператорного наведения с высокой точностью запускает по рассчитанной траектории наноспутник - спасатель (НСС), доставляющий космонавту спасательный трос. Трос разматывается с барабана установленной в пусковом устройстве электромеханической лебедки, ходовой конец которого закреплен на торце наноспутника. НСС, в автоматическом или ручном режимах, стыкуется со стыковочным устройством скафандра космонавта, ориентируясь на оптические маяки. Обеспечивается жесткое соединение наноспутник - космонавт, после чего с помощью системы активного маневрирования наноспутника в автоматическом или ручном режиме компенсируется вращение космонавта относительно корабля, после чего космонавт доставляется на борт корабля путем сматывания спасательного троса электромеханической лебедкой, обеспечивающей натяжение троса, не превышающее допустимое.

Устройство роботизированного наноспутникового комплекса спасения космонавтов включает автоматизированную систему управления, высокоточное пусковое следящее устройство, электромеханическую лебедку с запасом спасательного троса, устройство отделения НСС и собственно НСС. НСС снабжен блоком маневрирования. На заднем по полету торце наноспутника, с помощью вертлюга фиг. 3, закреплен спасательный трос, на переднем торце установлены стыковочное устройство, осветительный фонарь 27 и видеокамеры 26, обеспечивающие передачу изображения на корабль. На боковой поверхности наноспутника установлены рычаги управления реактивными двигателями, позволяющие провести компенсацию вращения системы наноспутник-космонавт в ручном режиме, а скафандр космонавта спереди, на уровне пояса космонавта, в районе центра масс системы скафандр-космонавт оборудован ответным стыковочным устройством, позволяющим осуществить жесткое соединение НСС - космонавт.


Роботизированный наноспутниковый комплекс спасения космонавтов
Роботизированный наноспутниковый комплекс спасения космонавтов
Роботизированный наноспутниковый комплекс спасения космонавтов
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 77.
25.08.2017
№217.015.ccdc

Устройство для получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии

Изобретение относится к области экологии и энергетики, а именно к получению пресной воды из атмосферного воздуха и выработке электроэнергии. Устройство включает в себя два концентрически расположенных вертикальных цилиндра (6 и 7), образующих «сухой» (9) и «влажный» (10) воздушные каналы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620830
Дата охранного документа: 30.05.2017
26.08.2017
№217.015.e474

Устройство бесконтактного измерения электромагнитных параметров тонких пленок

Устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного оперативного измерения удельной электрической проводимости, а также диэлектрической и магнитной проницаемостей тонких пленок и наноматериалов. Устройство состоит из генератора 1, выход которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626573
Дата охранного документа: 28.07.2017
29.12.2017
№217.015.f1b1

Способ изготовления упругого притира

Изобретение относится к технологии инструментального производства и может быть использовано при изготовлении упругого притира для обработки отверстий. Используют заготовку в виде оправки, на рабочей части которой вдоль ее оси выполняют сквозную прорезь. Образуют рабочие упругие элементы в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636773
Дата охранного документа: 28.11.2017
29.12.2017
№217.015.f684

Способ защиты ворот шлюза судоходного гидротехнического сооружения

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к технологии защиты двустворчатых ворот судоходного шлюза гидротехнического сооружения от навала судна при шлюзовании при применении предохранительных систем с гидравлическими амортизаторами. Способ осуществляется следующим образом. Производится...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634116
Дата охранного документа: 24.10.2017
29.12.2017
№217.015.fa2b

Устройство для автоматизированного контроля соосности и центровки механических конструкций

Предлагаемое изобретение относится к измерительной и роботизированной технике и предназначено для выполнения автоматизированного контроля соосности и центровки механических конструкций. Изобретение может быть использовано в двигателестроении для контроля соосности опор, статорных колец и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639993
Дата охранного документа: 25.12.2017
13.02.2018
№218.016.21f3

Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с форсунками типа струя в сносящем потоке

Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги. Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде, состоящий из свечи зажигания топлива, смесительной головки, обеспечивающей смешение топлива и внутреннее охлаждение стенки камеры сгорания, камеры сгорания и сопла, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641785
Дата охранного документа: 22.01.2018
04.04.2018
№218.016.2fa5

Способ формирования массовой линии ионов во времяпролетном масс-спектрометре

Изобретение относится к области масс-спектрометрии, преимущественно для космических исследований и для применения в других областях при условиях жестких ограничений массы и габаритов. Способ основан на выталкивании ионов из ускоряющего промежутка нелинейным полем и отклонении ионов в бесполевом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644578
Дата охранного документа: 13.02.2018
04.04.2018
№218.016.3491

Способ армирования слоистых полимерных композиционных материалов короткими частицами

Изобретение относится к технологии изготовления полимерных композиционных материалов (ПКМ) трансферными технологиями и может быть применено для увеличения межслоевой прочности слоистых ПКМ. Поставленная задача решается за счет того, что заявленный способ армирования слоистых полимерных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646007
Дата охранного документа: 28.02.2018
10.05.2018
№218.016.39cf

Сборная дисковая фреза

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при изготовлении инструментов с механическим креплением сменных многогранных пластин. Фреза содержит корпус, резцовые вставки, режущие пластины и крепежные винты и снабжена упорными проставками и фланцем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647202
Дата охранного документа: 14.03.2018
10.05.2018
№218.016.3c71

Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с предварительным смешением компонентов в смесительной головке

Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги. Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде, состоящий из электропневмоклапанов горючего и окислителя, смесительной головки, включающей воспламенительное устройство со свечой зажигания, дозвуковую газовую завесу для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648040
Дата охранного документа: 21.03.2018
Показаны записи 1-7 из 7.
20.01.2013
№216.012.1c11

Способ запуска наноспутников в качестве попутной полезной нагрузки и устройство для его осуществления

Изобретение относится к космической технике и предназначено для одновременного выведения нескольких наноспутников, установленных на верхней ступени ракеты-носителя. После отделения основной полезной нагрузки на безопасное расстояние последовательно отделяют попутные наноспутники. Запуск...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472679
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.05.2015
№216.013.4db6

Устройство управляемого запуска наноспутников и микроспутников

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для запуска спутников. Устройство управляемого запуска наноспутников и микроспутников содержит платформу с наноспутником или микроспутником, шток, конденсаторы, систему ориентации с внешним и внутренним корпусами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551408
Дата охранного документа: 20.05.2015
13.01.2017
№217.015.86df

Способ запуска микро- и наноспутников и устройство на основе микропроцессорной магнитоиндукционной системы для осуществления запуска

Группа изобретений относится к космической технике. Способ запуска микро- и наноспутников заключается в том, что после установки запускаемого спутника с одноосным гироскопом на основании и после выбора с помощью электромеханической системы ориентации заданного направления производится раскрутка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603441
Дата охранного документа: 27.11.2016
29.12.2017
№217.015.fdac

Способ определения отклонения продольной оси наноспутника класса cubesat от местной вертикали и устройство для его осуществления (варианты)

Группа изобретений относится к управлению ориентацией космических аппаратов, преимущественно пико- и наноспутников (класса CubeSat). Способ осуществляется устройством, включающим в себя оптическую систему с фотоприемниками каналов тангажа и рысканья, а также средство определения отклонения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638402
Дата охранного документа: 13.12.2017
29.05.2018
№218.016.5336

Устройство для отделения наноспутников с заданными параметрами от сегмента мкс

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для выведения наноспутников на заданные траектории и с заданными скоростями с борта космических станций. Устройство отделения наноспутников состоит из электромеханической системы запуска магнитоиндукционного типа и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653666
Дата охранного документа: 11.05.2018
15.12.2018
№218.016.a78e

Устройство для малоракурсной томографической диагностики параметров индуцированных плазменных образований в условиях ближнего космоса

Изобретение относится к оптической томографии, физике космических лучей и может быть использовано для определения трехмерных функций распределения различных параметров низкотемпературной плазмы, индуцированной газовым разрядом вокруг исследуемого объекта в условиях влияния космических факторов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675079
Дата охранного документа: 14.12.2018
01.09.2019
№219.017.c57a

Устройство для определения положения центра масс и моментов инерции объектов

Изобретение относится к области статической или динамической балансировки машин и конструкции, в частности, может быть использовано для определения моментов инерции и положения центра масс объектов. В устройстве для определения положения центра масс и моментов инерции объектов, содержащем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698536
Дата охранного документа: 28.08.2019
+ добавить свой РИД