Стенд имитации невесомости космонавта
Стенд имитации невесомости космонавта относится к испытательной технике. Может быть использован для имитации невесомости космонавтов (операторов) в скафандрах, с гибкой конструкцией элементов, при проведении наземных испытаний.
Поставленная задача решается благодаря тому, что стенд имитации невесомости содержит блок управления, электропривод вертикального перемещения, электропривод горизонтального перемещения, станцию подачи дыхательной смеси, скафандр, блок энергоснабжения стенда, металлическую конструкцию, имеющую тележку с механизмом горизонтального перемещения по эстакаде, и тележку, имеющую электропривод горизонтального перемещения по металлической конструкции. К тележке через датчик вертикальной нагрузки подвешен скафандр, на центральной опоре размещен электропривод вертикального перемещения, который перемещает скафандр в вертикальной плоскости, а датчики горизонтальных нагрузок установлены на тележке, перемещающейся по металлической конструкции. Металлическая конструкция с одного конца опирается на центральную опору, относительно которой вращается в радиальной плоскости, а другой конец металлической конструкции при помощи тележки с механизмом горизонтального перемещения движется по эстакаде, закрепленной на опорах.
Полезная модель относится к испытательной технике и предназначена для отработки одним космонавтом (оператором), в тренажерном скафандре «ОРЛАН-МТ», процесса шлюзования и отдельных 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 Al, 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 космонавтов в скафандрах.
Задачей полезной модели является, достижение точности имитации невесомости космонавта (оператора) в скафандре, при перемещение его в пределах рабочей зоны стенда, за счет мышечных усилий и расширение функциональных возможностей испытательного стенда.
Поставленная задача решается благодаря тому, что стенд имитации невесомости содержит: блок управления, станцию подачи дыхательной смеси в скафандр, блок энергоснабжения стенда и металлическую конструкцию с тележками, имеющими механизмы горизонтального перемещения; металлическая конструкция установлена на неподвижных опорах, на одной из опор размещен механизм вертикального перемещения, который, через датчик вертикальной нагрузки соединен со скафандром, а датчики горизонтальных нагрузок установлены на тележках, перемещающихся в горизонтальной плоскости, один конец металлической конструкции перемещается в радиальной плоскости по эстакаде, а второй вращается относительно одной из опор.
Техническим результатом является обеспечение точности имитации невесомости космонавта (оператора) в скафандре и расширение функциональных возможностей испытательного стенда - расширение диапазона возможных свободных перемещений в горизонтальной плоскости и по вертикали.
На фиг. 1 представлен стенд имитации невесомости космонавта, на фиг. 2 показаны: фрагмент тележки имеющей механизм горизонтального перемещения по металлической конструкции и датчики горизонтальных нагрузок.
Стенд имитации невесомости космонавта, содержит: блок управления 1, электропривод вертикального перемещения 2, электропривод горизонтального перемещения 3, станцию подачи дыхательной смеси 4, скафандр 5, блок энергоснабжения стенда 6, металлическую конструкцию 7 имеющую тележку 8 с механизмом горизонтального перемещения 9 по эстакаде 10 и тележку 11 имеющую электропривод горизонтального перемещения 3 по металлической конструкции 7; к тележке 11 через датчик вертикальной нагрузки 12 подвешен скафандр 5; на центральной опоре 13 размещен электропривод вертикального перемещения 2, который перемещает скафандр 5 в вертикальной плоскости, а датчики горизонтальных нагрузок 14 установлены на тележке И перемещающейся по металлической конструкции 7; металлическая конструкция 7, с одного конца опирается на центральную опору 13, относительно которой вращается в радиальной плоскости, а другой конец металлической конструкции 7, при помощи тележки 8, с механизмом горизонтального перемещения 9, движется по эстакаде 10, закрепленной на опорах 15.
Стенд имитации невесомости космонавта работает следующим образом: при размещении космонавта (оператора) в скафандре 5, в скафандр начинается подача дыхательной смеси от станции подачи дыхательной смеси 4. При помощи механизма вертикального перемещения 2, скафандр 5 с космонавтом (оператором) поднимают на заданную высоту, а сигнал от датчика вертикальной нагрузки 12 поступает в блок управления 1, что позволяет блоку управления 1 подать необходимую команду на механизм вертикального перемещения 2, с целью обезвешивания скафандра 5 с космонавтом (оператором). При различных движениях космонавта (оператора) за счет мышечных усилий, сигналы с датчиков 12 и 14 поступают в блок управления 1, который формирует алгоритм работы механизмов стенда имитации невесомости, передавая необходимые сигналов на соответствующие механизмы перемещения 2, 3 и 9 с целью компенсации гравитационных составляющих воздействующих на космонавта (оператора). Таким образом, достигается имитация невесомости космонавта (оператора) и расширяются функциональные возможности испытательного стенда.
Стенд имитации невесомости космонавта, включающий блок управления, электропривод вертикального перемещения, электропривод горизонтального перемещения, отличающийся тем, что дополнительно содержит станцию подачи дыхательной смеси, скафандр, блок энергоснабжения стенда, металлическую конструкцию, имеющую тележку с механизмом горизонтального перемещения по эстакаде, и тележку, имеющую электропривод горизонтального перемещения по металлической конструкции, при этом к тележке через датчик вертикальной нагрузки подвешен скафандр, на центральной опоре размещен электропривод вертикального перемещения, который перемещает скафандр в вертикальной плоскости, а датчики горизонтальных нагрузок установлены на тележке, перемещающейся по металлической конструкции, металлическая конструкция с одного конца опирается на центральную опору, относительно которой вращается в радиальной плоскости, а другой конец металлической конструкции при помощи тележки с механизмом горизонтального перемещения движется по эстакаде, закрепленной на опорах.
РИСУНКИ
