Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для оперативной герметизации пробойного отверстия в корпусе космического аппарата

Изобретение относится к устройствам определения на борту космического аппарата координат места пробоя высокоскоростными микрометеоридными или техногенными частицами и герметизации пробойного отверстия.

Известно устройство определения координат места пробоя гермооболочки пилотируемого космического аппарата космическими частицами и способ определения координат места пробоя, патент RU №2387966, 16.10.2008 [1], которое содержит шесть акустических датчиков, размещенных в гермообъеме космического объекта, при этом четыре датчика располагаются попарно вблизи стенок гермообъема, причем отрезки линий, соединяющие каждую упомянутую пару датчиков, скрещиваются, а сами датчики внутри этих пар разнесены друг от друга на максимально возможное расстояние. Оставшиеся два датчика давления размещаются каждый вблизи противоположных стенок гермообъема космического объекта на наименьшем расстоянии от центра гермообъема.

К недостаткам приведенного технического решения следует отнести недостаточную точность определения координат места пробоя, а также необходимость применения дополнительных технических средств ликвидации течи в гермооболочке космического объекта, требующих проведения подготовительных операций и время на их реализацию по заделке отверстия в месте пробоя.

Известны способ и устройство (авторское свидетельство SU №1823479 - [2]), согласно которому герметизирующая композиция готовится заранее, вводится под давлением в место повреждения и выдерживается на воздухе до отверждения при температуре 20÷120°С. Недостатками данного технического решения являются необходимость использования специального оборудования с повышенным давлением, что неприемлемо на борту космического объекта, возможность герметизации только при прямом визуальном контакте персонала с пробойным отверстием, а также высокая токсичность используемых материалов.

Известны способ герметизации дефектов оболочек космических объектов и устройство для его реализации (патент RU №2131386, 30.12.1997 [3]), предусматривающие формирование оснастки в зоне дефекта, заполнение этой зоны герметиком через заливочное отверстие в оснастке. Устройство содержит крышку с уплотнением, прижим в виде балки с центральным регулировочным винтом, крышка снабжена ручкой и имеет продольный паз, а в балке выполнен продольный паз, перпендикулярный пазу крышки. Регулировочный винт пропущен через плавающую гайку, установленную в пазу балки, концы балки пропущены через две стойки с цангами, закрепленными на выступающих конструктивных элементах ПКО, и стянуты гайками. При этом в крышке выполнены отверстия для заливки герметика. Устройство также содержит пружинный прижим, в прижиме выполнено центральное отверстие и он снабжен ручкой с отверстием для заливки герметика, ось которого совпадает с осью отверстия прижима.

Также к аналогам могут быть отнесены и известные подобные способы и устройства, например: RU №2457157 С1, 27.07.2012 [4], RU №2479470 С2, 20.04.2013 [5], RU №2348515 С2, 20.03.2009 [6], JP №2001002000 А, 14.08.2000 [7], ЕР №2517960 А2, 31.10.2012 [8], US №3666133 A, 30.05.1972 [9], US №5152482 A, 06.10.1992 [10], FR №2812271 A1, 01.02.2002 [11], CN №101850852 A, 06.10.2000 [12], WO №2009150081 A1, 17.12.2009 [13], RU №2293688 C1, 20.02.2007 [14].

Основные недостатки аналогов ([1-14]) заключаются в необходимости визуального определения отверстия в оболочке, невозможность оперативной герметизации из-за необходимости заделки отверстия с внешней стороны космического объекта в условиях вакуума.

Известно также техническое решение, сущность, которого заключается в том, что устройством определения координат места пробоя гермооболочки пилотируемого космического объекта космическими частицами и способом определения координат места пробоя находят ориентировочные координаты места пробоя. Затем вблизи предполагаемого места пробоя размещают устройство для определения координат места пробоя и герметизации гермооболочки пилотируемого космического объекта, расположенные на его наружной поверхности акустические датчики подключают к регистратору и перемещают это устройство вдоль стенки гермоотсека. При резком уменьшении величины сигналов с акустических датчиков, возникающем при нахождении герметизирующего блока непосредственно над местом пробоя, с помощью державки сдвигают крышку. При этом герметизирующий элемент под действием волны разрежения, вызванной истечением воздуха из гермоотсека, выходит из пенала и притягивается к стенке гермооболочки, перекрывая пробойное отверстие. При полном прекращении поступления сигналов с акустических датчиков узел герметизации отделяют от стенки гермооболочки (RU №2568514 С1, 20.11.2015 [15]), а устройство для определения координат места пробоя и герметизации гермооболочки пилотируемого космического объекта содержит герметизирующий элемент из эластичного материала пористой структуры, выполненный в виде пластины, покрытой жидким герметиком. Герметизирующий элемент размещен в пенале, который снабжен выдвижной крышкой. На неподвижной поверхности пенала закреплены два акустических датчика и магнит, при этом герметизирующий элемент помещен в пластиковый пакет, предохраняющий герметик от преждевременного затвердения. На поверхности пакета, обращенной к неподвижной крышке пенала, закреплена металлическая фольга с магнитными свойствами, другая сторона пакета приклеена к выдвижной крышке, причем акустические датчики размещены над пеналом, а магнит установлен между акустическими датчиками. Пенал и его выдвижная крышка снабжены державками. Также сущность изобретения заключается в выполнении герметизирующего элемента в виде пластины или набора пластин из пенополиуретана, покрытых слоем силиконового герметика.

Техническим результатом использования известного устройства [15] для определения координат места пробоя и герметизации гермооболочки пилотируемого космического объекта (ПКО) является простота конструкции, его мобильность, увеличение точности определения места пробоя гермооболочки и уменьшение времени герметизации пробойного отверстия.

При этом известное устройство работает следующим образом.

При высокоскоростном пробое гермооболочки ПКО акустические датчики фиксируют фронты и времена прихода акустической волны, вызванной взрывным выделением энергии в точке пробоя. Блок регистрации сигналов с датчиков определяет координаты точки пробоя с точностью, при которой погрешность расчета в незагроможденном пространстве составляет 0,1-0,2 м, а в загроможденном пространстве - 0,5-0,8 м.

Персонал ПКО размещает вблизи предполагаемого места пробоя пенал с герметизирующим элементом внутри, подключает акустические датчики к регистратору и начинает перемещать пенал внутри стенки гермоотсека. Рост величины сигнала с акустических датчиков указывает на приближение пенала к пробойному отверстию. Резкое уменьшение величины сигнала указывает на нахождение пенала над отверстием. В этот момент производят, держась за державку пенала, сдвигание его крышки. При этом отрывается пластиковая пленка, защищающая герметизирующий элемент. Последний под действием волны разрежения, вызванной истечением воздуха из гермоотсека, притягивается к стенке и закрывает отверстие. Полное прекращение сигналов с дополнительных акустических датчиков указывает на полную герметизацию отверстия.

Недостатком известного способа и устройства [15] являются ограничения по применению, обусловленные невозможностью размещения пенала над отверстием при наличии выступающих элементов корпуса или приборных щитов, т.е. в труднодоступных местах космического аппарата.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей, путем герметизации места пробоя гермооболочки в труднодоступных местах космического аппарата.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для оперативной герметизации пробойного отверстия в корпусе космического объекта, содержащем герметизирующий элемент, размещенный в резервуаре, - резервуар выполнен в виде двух стороннего зонта, одна рабочая внутренняя сторона зонта выполнена из прочного пропилена, а вторая рабочая внешняя сторона выполнена из тонкого листового титана, резервуар содержит ручку с фиксатором для раскрытия зонта, часть ручки, находящаяся между двух рабочих сторон зонта снабжена форсунками, ручка снабжена впускным клапаном, к которому подключен баллон с сжатым воздухом.

Устройство для оперативной герметизации пробойного отверстия в корпусе космического объекта (фигура) содержит герметизирующий элемент 1, размещенный резервуаре 2. Резервуар 2 выполнен в виде двух стороннего зонта, одна рабочая внутренняя сторона 3 зонта выполнена из прочного пропилена, а вторая рабочая внешняя сторона 4 выполнена из тонкого листового титана. Резервуар 2 содержит ручку 5 с фиксатором 6 для раскрытия зонта. Часть ручки 5, находящаяся между двух рабочих сторон 3,4 зонта снабжена форсунками 7. Ручка 5 снабжена впускным клапаном 8, к которому подключен баллон 9 с сжатым воздухом, корпус космического объекта 10.

Предлагаемое техническое решение реализуется следующим образом.

При обнаружении пробоя, например, как и в прототипе, посредством акустических датчиков, устройство для оперативной герметизации пробойного отверстия в корпусе 10 космического объекта вставляется в щель пробоя таким образом, чтобы внутренняя рабочая сторона 3 зонта располагалась внутри космического объекта, а внешняя рабочая сторона 4 зонта располагалась с внешней стороны корпуса космического объекта. При нажатии на ручку 5, раскрываются рабочие стороны 3, 4 соответственно с внутренней и внешней сторон корпуса космического объекта и срабатывает баллон 9 с сжатым воздухом, для создания избыточного давления. При этом под воздействием избыточного давления начнет распыляться герметизирующий элемент 1, который представляет собой гелеобразный наполнитель, отвердевающий при понижении температуры среды через форсунки 7. При этом внутренняя и внешняя стороны 3, 4 зонта выполняют функцию оснастки.

В отличие от известных технических решений, в предлагаемом изобретении обеспечивается возможность герметизации пробойного отверстия в корпусе космического объекта в трудно доступных местах.

Источники информации.

Патент RU №2387966, 16.10.2008.

Авторское свидетельство SU №1823479.

Патент RU №2131386, 30.12.1997.

Патент RU №2457157 С1, 27.07.2012.

Патент RU №2479470 С2, 20.04.2013.

Патент RU №2348515 С2, 20.03.2009.

Заявка JP №2001002000 А, 14.08.2000.

Патент ЕР №2517960 А2, 31.10.2012.

Патент US №3666133 А, 30.05.1972.

Патент US №5152482 A, 06.10.1992.

Патент FR №2812271 A1, 01.02.2002.

Патент CN №101850852 А, 06.10.2000.

Заявка WO №2009150081 А1, 17.12.2009.

Патент RU №2293688 С1, 20.02.2007.

Патент RU №2568514 С1, 20.11.2015.