Универсальный стенд имитации невесомости космонавтов

 

Универсальный стенд имитации невесомости космонавтов относится к испытательной технике. Может быть использован для имитации невесомости космонавтов (операторов) с целью отработки одним или тремя космонавтами (операторами) в скафандрах процесса шлюзования или других операций в рабочей зоне стенда, с гибкой конструкцией элементов, при проведении наземных испытаний.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что универсальный стенд имитации невесомости космонавтов содержит: блок управления, электроприводы вертикального перемещения, электроприводы горизонтального перемещения, блок подачи воздуха, стойку энергоснабжения стенда, стойку пневмосистем, стойку питания электроприводов вертикального и горизонтального перемещений, компрессоры, люк шлюзования, три металлические конструкции с тележками, имеющими механизмы горизонтального перемещения по эстакадам, и тележками, имеющими механизмы горизонтального перемещения по металлическим конструкциям. К тележкам, имеющим электроприводы горизонтального перемещения по металлическим конструкциям, подвешены скафандры, электроприводы вертикального перемещения через датчики вертикальной нагрузки соединены со скафандрами, датчики горизонтальных нагрузок установлены на тележках, перемещающихся по металлическим конструкциям. Металлические конструкции с одного конца опираются на эстакады, закрепленные на опорах, и движутся по эстакадам при помощи тележек, имеющих механизмы горизонтального перемещения. С другого конца металлические конструкции опираются на центральную опору, относительно вертикальной оси которой они вращаются в радиальной плоскости.

Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована для имитации невесомости космонавтов (операторов), с целью отработки одним, двумя или тремя космонавтами (операторами), в тренажных скафандрах, процесса шлюзования и отработке других операций в рабочей зоне стенда, с гибкой конструкцией элементов, при проведении наземных испытаний.

Известно обезвешивающее устройство, выполненное в виде двуплечего рычага, шарнирно закрепленного в точке равновесия, на одном конце, которого закреплен обезвешиваемый объект, а на другом - уравновешивающий груз, плечи рычага выполнены раздвижными и кинематически связанными. Возможно снабжение устройства вертикальной осью вращения, установление в подвесе испытываемого объекта датчика ошибки разгружающей силы и гироскопического датчика отклонения подвеса от вертикали. Обезвешивающее устройство может содержать несколько двуплечих рычагов. (Заявка 98104331 RU, G01M 1/00, Опубл. 10.01.2000).

Недостатком является невозможность измерения характеристик обезвешиваемой конструкции (моментов сопротивления, весовой составляющей, скорости перемещения подвижных элементов, усилий в структуре конструкции).

Известно устройство обезвешивания элементов, содержащее шестистепенное газостатическое устройство подвеса, включающее, сферическую газостатическую опору, плоскую газостатическую опору, подпятник, которой находится в камере с газом, и следящую систему по поддерживанию заданного давления газа, в которую входят последовательно соединенные датчик давления, блок управления и исполнительный орган по регулировке давления; три следящие системы, обеспечивающие перемещение шестистепенного газостатического устройства подвеса соответственно по вертикали и в плоскости горизонта, причем следящая система по вертикали содержит привод вертикального перемещения, соединенный через блок управления с датчиком относительного вертикального перемещения подпятника плоской газовой опоры относительно корпуса камеры с газом, а два привода для горизонтального перемещения соединены через соответствующий блок управления с соответствующим датчиком, измеряющим относительное горизонтальное перемещение обезвешиваемого элемента конструкции относительно подпятника

плоской газовой опоры. (Патент SU 1828261 A1, G01M 19/00, Опубл. 20.09.1996).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и как следствие - невысокая надежность, а также, невозможность использования для обезвешивания космонавтов в скафандрах.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрано устройство имитации невесомости механизмов с гибкой конструкцией элементов. Устройство содержит электропривод вертикального перемещения, связанный с обезвешиваемым элементом гибкой связью, проходящей через каретку, с нагрузочной ячейкой, служащей для определения усилия натяжения гибкой связи, перемещающуюся по направляющей. При этом нагрузочная ячейка связана с электроприводом вертикального перемещения через блок управления, который, в свою очередь, связан с электроприводом горизонтального перемещения через датчик, определяющий вертикальное положение гибкой связи и расположенный на каретке. Блок управления состоит из микроконтроллера и персонального компьютера. (Патент РФ 2334970, МПК G01M 19/00, B64G 7/00, Опубл. 27.09.2008) К недостаткам прототипа относится возможность горизонтального перемещения только по одной координате, а также, невозможность использования для обезвешивания одновременно нескольких космонавтов в скафандрах.

Задачей полезной модели является, достижение точности имитации невесомости космонавтов в скафандрах, при шлюзовании и перемещениях в пределах рабочей зоны стенда и отработке других операций в рабочей зоне стенда, за счет мышечных усилий и расширение функциональных возможностей испытательного стенда.

Поставленная задача решается благодаря тому, что универсальный стенд имитации невесомости содержит: блок управления, блок подачи воздуха в скафандры, стойку энергоснабжения стенда, стойку энергосистем, стойку электроприводов вертикального и горизонтального перемещений, компрессоры, люк шлюзования, три металлические конструкции с тележками, имеющими механизмы горизонтального перемещения; металлические конструкции опираются на неподвижные опоры, на металлических конструкциях размещены механизмы вертикальных перемещений, которые, через датчики вертикальной нагрузки соединены со скафандрами, датчики горизонтальных нагрузок установлены на тележках, перемещающихся в горизонтальной плоскости, одни концы металлических конструкций перемещается в радиальной плоскости по трем эстакадам, а вторые концы металлических конструкций вращаются относительно центральной опоры.

Техническим результатом является обеспечение точности имитации невесомости космонавтов (операторов) в скафандрах, при шлюзовании и отработке других операций в рабочей зоне стенда, возможность одновременной работы двух или трех космонавтов (операторов), расширение функциональных возможностей испытательного стенда (расширение диапазона возможных свободных перемещений в горизонтальной плоскости и по вертикали).

На фиг. 1 представлен универсальный стенд имитации невесомости космонавтов, на фиг. 2 показан фрагмент тележки горизонтального перемещения по металлическим конструкциям и датчики горизонтальных нагрузок.

Универсальный стенд имитации невесомости космонавтов содержит: блок управления 1, электроприводы вертикального перемещения 2, электроприводы горизонтального перемещения 3, блок подачи воздуха 4, стойку энергоснабжения стенда 5, стойку пневмосистем 6, стойку питания электроприводов вертикального и горизонтального перемещений 7, компрессоры 8, люк шлюзования 9, три металлические конструкции 10 с тележками 11, имеющими механизмы горизонтального перемещения 12 по эстакадам 13 и тележками 14 имеющими механизмы горизонтального перемещения 3 по металлическим конструкциям 10; к тележкам 14, имеющим механизмы горизонтального перемещения 3 по металлическим конструкциям 10, подвешены скафандры 15; электроприводы вертикального перемещения 2, через датчики вертикальной нагрузки 16 соединены со скафандрами 15; датчики горизонтальных нагрузок 17 установлены на тележках 14 перемещающихся по металлическим конструкциям 10; металлические конструкции 10, с одного конца опираются на эстакады 13, закрепленные на опорах 18 и движутся по эстакадам при помощи тележек 11 имеющих механизмы горизонтального перемещения 12, а с другого конца металлические конструкции 10 опираются на центральную опору 19, относительно вертикальной оси, которой вращаются в радиальной плоскости.

Универсальный стенд имитации невесомости космонавтов (операторов) работает следующим образом: при размещении космонавтов (операторов) в скафандрах 15, в скафандры 15 начинается подача воздуха от блока подачи воздуха 2, нагнетаемого компрессорами 8. При помощи электроприводов вертикального перемещения 2, скафандры 15 с космонавтами (операторами) поднимают на заданную высоту, а сигналы от датчиков вертикальных нагрузок 16 поступают в блок управления 1, что позволяет блоку управления подать необходимые команды на электроприводы вертикальных перемещений 2, с целью обезвешивания скафандров 15 с космонавтами (операторами). При различных движениях космонавтов (операторов), за счет мышечных усилий, сигналы с датчиков вертикальных нагрузок 16 и горизонтальных нагрузок 17 поступают в блок управления 1, который формирует алгоритмы

работы механизмов универсального стенда имитации невесомости, путем снятия значений величин весовой составляющей в точках траектории движения, что приводит к передаче необходимых сигналов на соответствующие приводы 2, 3 и 12, с целью компенсации гравитационных составляющих воздействующих на космонавтов (операторов). Таким образом достигается имитация невесомости космонавтов (операторов) и расширяются функциональные возможности испытательного стенда.

Универсальный стенд имитации невесомости космонавтов, включающий блок управления, электроприводы вертикального перемещения, электроприводы горизонтального перемещения, отличающийся тем, что дополнительно содержит: блок подачи воздуха, стойку энергоснабжения стенда, стойку пневмосистем, стойку питания электроприводов вертикального и горизонтального перемещений, компрессоры, люк шлюзования, три металлические конструкции с тележками, имеющими механизмы горизонтального перемещения по эстакадам, и тележками, имеющими механизмы горизонтального перемещения по металлическим конструкциям, при этом к тележкам, имеющим электроприводы горизонтального перемещения по металлическим конструкциям, подвешены скафандры, электроприводы вертикального перемещения через датчики вертикальной нагрузки соединены со скафандрами, датчики горизонтальных нагрузок установлены на тележках, перемещающихся по металлическим конструкциям, металлические конструкции с одного конца опираются на эстакады, закрепленные на опорах, и движутся по эстакадам при помощи тележек, имеющих механизмы горизонтального перемещения, а с другого конца металлические конструкции опираются на центральную опору, относительно вертикальной оси которой они вращаются в радиальной плоскости.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:

Станок и оборудование для статической и динамической балансировки роторов электродвигателя электрических машин относится к области машиностроения и может быть использовано для компенсации дисбаланса вращающихся частей машин путем добавления к испытуемым объектам корректирующих грузов.

Станок и оборудование для статической и динамической балансировки роторов электродвигателя электрических машин относится к области машиностроения и может быть использовано для компенсации дисбаланса вращающихся частей машин путем добавления к испытуемым объектам корректирующих грузов.

Полезная модель относится к области испытательной техники, в частности к устройствам для тепловакуумных испытаний космических аппаратов (КА) в условиях, приближенных к эксплуатации КА в открытом космическом пространстве

Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована для обезвешивания космонавтов (операторов) в скафандре, с гибкой конструкцией элементов при проведении наземных испытаний
Наверх