СИСТЕМА И СПОСОБ ДОЗАПРАВКИ СПУТНИКОВ

1. Система для заправки неподготовленного обслуживаемого спутника, содержащая:
средство транспортировки текучей среды для транспортировки топлива от бака для хранения топлива к топливному баку на обслуживаемом спутнике и/или для транспортировки окислителя от бака для хранения окислителя к баку для окислителя на обслуживаемом спутнике;
инструментальное средство для соединения заправочного трубопровода для топлива с отверстием для топлива на баке для хранения топлива и отсоединения указанного заправочного трубопровода для топлива от указанного отверстия для топлива и/или для соединения заправочного трубопровода для окислителя с отверстием для окислителя на баке для окислителя и отсоединения указанного заправочного трубопровода от указанного отверстия для окислителя;
подготовительное инструментальное средство для приготовления неподготовленного обслуживаемого спутника к соединению указанного заправочного трубопровода для топлива с указанным топливным отверстием на баке для хранения топлива и/или для присоединения заправочного трубопровода для окислителя к отверстию для окислителя на указанном баке для окислителя;
сенсорное средство для определения относительного смещения между инструментальным средством и отверстиями для топлива и окислителя на обслуживаемом спутнике;
средство позиционирования, соединенное с указанным инструментальным средством, для размещения указанного инструментального средства относительно указанных отверстий для топлива и окислителя на обслуживаемом спутнике для соединения заправочных трубопроводов для топлива и окислителя с указанными отверстиями для топлива и окислителя и отсоединения от них; и
средство управления, выполненное с возможностью обмена данными с указанными сенсорным средством, средством позиционирования и инструментальным средством для управления работой средства позиционирования и инструментального средства, основываясь на данных обратной связи от сенсорного средства.
2. Система по п.1, установленная на обслуживаемом спутнике для осуществления дозаправки топливом указанного обслуживаемого спутника.
3. Система по п.1, установленная на пилотируемом космическом корабле.
4. Система по п.1, установленная в отсеке технического обслуживания, расположенном на Земле для заправки топливом обслуживаемых спутников до их запуска.
5. Система по любому из пп.1-4, в которой указанное средство управления представляет собой систему дистанционного управления, выполненную с возможностью удаленного управления системой дозаправки через пользовательский интерфейс с помощью человека, выполняющего функцию дистанционного манипулятора.
6. Система по п.5, в которой человек, выполняющий функцию дистанционного манипулятора, находится либо на другом космическом корабле, либо на Земле.
7. Система по любому из пп.1-4, в которой указанное средство управления представляет собой автономную систему управления, содержащую компьютерный контроллер, запрограммированный для управления всеми операциями.
8. Система по п.7, в которой указанный компьютерный контроллер установлен на обслуживающем космическом корабле.
9. Система по п.7, в которой указанный компьютерный контроллер расположен удаленно от обслуживающего космического корабля или на другом космическом корабле или расположен на Земле.
10. Система по любому из пп.1-4, в которой указанное средство управления представляет собой смешанную автономную/дистанционную систему управления, содержащую компьютерный контроллер, запрограммированный для управления некоторыми или всеми операциями, и систему дистанционного управления, выполненную с возможностью удаленного управления частью или всей системой через пользовательский интерфейс с помощью человека, выполняющего функцию дистанционного манипулятора, и в которой указанная смешанная автономная/дистанционная система управления выполнена с возможностью работы в любом из трех режимов, включая первый автономный режим, в котором компьютерный контроллер управляет всеми операциями, второй режим дистанционного управления, в котором человек, выполняющий функцию дистанционного манипулятора, удаленно управляет системой через пользовательский интерфейс, для управления всеми операциями, и третий контролируемый автономный режим, в котором автономно управляют системой, но все автономные операции контролируются, могут быть остановлены и должны быть санкционированы человеком-оператором.
11. Система по любому из пп.1-4, в которой указанное сенсорное средство представляет собой по меньшей мере одну видеокамеру.
12. Система по любому из пп.1-4, в которой указанное сенсорное средство представляет собой систему искусственного зрения.
13. Система по любому из пп.1-4, в которой указанное отверстие для топлива на топливном баке на обслуживаемом спутнике содержит заправочный клапан для топлива и гайку приведения в действие клапана, расположенную на указанном заправочном клапане для топлива и предназначенную для открывания и закрывания указанного заправочного клапана для топлива, и крышку клапана доступа, расположенную на указанном клапане доступа, при этом указанное отверстие для окислителя на указанном резервуаре окислителя содержит заправочный клапан для окислителя и гайку приведения в действие клапана, расположенную на указанном заправочном клапане для окислителя, предназначенную для открывания и закрывания указанного заправочного клапана для окислителя, и крышку клапана доступа на указанном заправочном клапане для окислителя, причем указанное инструментальное средство содержит клапанный инструмент, содержащий взаимозаменяемые гнездовые модули: первый гнездовой модуль, предназначенный для удаления и замены указанной крышки клапана доступа на указанном заправочном клапане для топлива, второй гнездовой модуль, соединенный с указанным трубопроводом для топлива для взаимодействия с заправочным клапаном для топлива для присоединения указанного трубопровода для топлива к указанному топливному баку, третий гнездовой модуль, предназначенный для взаимодействия указанной крышки клапана доступа на указанном заправочном клапане для окислителя на баке для окислителя, и четвертый гнездовой модуль, предназначенный для взаимодействия указанного заправочного клапана для окислителя для присоединения указанного трубопровода для окислителя к указанному баку для окислителя.
14. Система по п.13, в которой указанный клапанный инструмент содержит несущую конструкцию, механизм держателя гнездового модуля, установленный на указанной несущей конструкции, выполненной с возможностью размещения в ней указанных взаимозаменяемых гнездовых модулей, и в которой указанный клапанный инструмент содержит привод гнезда, установленный на указанной несущей конструкции для приведения в действие указанных первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей, когда те размещены в указанном механизме держателя гнездового модуля, причем указанный клапанный инструмент содержит зажимной механизм, установленный на указанной несущей конструкции и предназначенный для прикрепления клапанного инструмента к области реакции на заправочном клапане для топлива и заправочном клапане для окислителя, причем указанный зажимной механизм выполнен с возможностью ограничения вращающего момента, создаваемого указанным клапанным инструментом для того, чтобы гарантировать, что любые вращающие моменты реакции от привода гнезда воспринимаются локально, чтобы предотвратить повреждение клапана, при этом указанный клапанный инструмент содержит механизм приведения в действие клапана, установленный на указанной несущей конструкции, с возможностью соединения с указанной гайкой приведения в действие клапана на заправочном клапане для топлива и заправочном клапане для окислителя и приведения ее в действие.
15. Система по п.14, в которой указанное подготовительное инструментальное средство содержит средство разрезания защитного покрытия, предназначенное для разрезания любых тепловых защитных покрытий, окружающих указанную крышку клапана доступа на указанном заправочном клапане для топлива или заправочном клапане для окислителя, инструмент распорки защитного покрытия для раздвижения разрезанного теплового защитного покрытия, чтобы обеспечить доступ к указанным заправочному клапану для топлива и заправочному клапану для окислителя, а также инструмент удаления внешней крышки.
16. Система по п.14, в которой указанное подготовительное инструментальное средство также содержит инструмент замены для удаления и замены защитных внешних крышек, расположенных на указанных отверстии для окислителя и отверстии для топлива.
17. Система по п.14, в которой указанное инструментальное средство содержит приспособление для инструмента, которое выполнено с возможностью установки на обслуживаемом космическом корабле, причем указанное приспособление для инструмента имеет положения хранения для хранения и удержания клапанного инструмента, режущего средства защитного покрытия, распорки защитного покрытия, инструмента удаления и замены внешней крышки, первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей, и указанной крышки клапана доступа во время операции по дозаправке топливом, при этом указанное приспособление для инструмента содержит быстросъемный механизм для удержания указанных гнездовых модулей и указанной крышки клапана доступа.
18. Система по п.17, в которой указанное сенсорное средство содержит две видеокамеры, выполненные с возможностью получения изображений приспособления для инструмента, причем изображения от указанных видеокамер используются для размещения концевого исполнительного элемента на средстве позиционирования относительно приспособления для инструмента.
19. Система по п.14, содержащая по меньшей мере две видеокамеры совмещения, установленные с возможностью получения по меньшей мере двух ортогональных изображений для совмещения центра клапанного инструмента с указанным заправочным клапаном для топлива и обеспечения изображений контактных поверхностей, расположенных на указанном клапанном инструменте.
20. Система по п.14, в которой указанное подготовительное инструментальное средство содержит средство разрезания защитного покрытия, предназначенное для разрезания любого теплового защитного покрытия, окружающего указанную крышку клапана доступа, расположенную на указанных заправочном клапане для топлива или заправочном клапане для окислителя, инструмент распорки защитного покрытия для раздвижения разрезанного теплового защитного покрытия, чтобы обеспечить доступ к указанным заправочному клапану для топлива или заправочному клапану для окислителя, и инструмент замены и удаления внешней крышки для удаления и замены защитных внешних крышек, расположенных на указанных заправочном клапане для окислителя и заправочном клапане для топлива.
21. Система по п.20, в которой указанное инструментальное средство содержит приспособление для инструментов, которое выполнено с возможностью установки на обслуживаемом космическом корабле, причем указанное приспособление для инструментов имеет станции хранения для хранения и удержания клапанного инструмента, средства разрезания защитного покрытия, распорки защитного покрытия, инструмента удаления и замены внешней крышки, первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей и указанной крышки клапана доступа во время операции по дозаправке топливом, при этом указанное приспособление для инструментов содержит быстросъемный механизм для удержания указанных гнездовых модулей и указанной крышки клапана доступа.
22. Система по п.21, в которой указанное сенсорное средство выполнено с возможностью получения изображений приспособления для инструментов, причем изображения от указанного сенсорного средства используются для размещения концевого исполнительного элемента на средстве позиционирования относительно приспособления для инструментов.
23. Система по п.22, содержащая по меньшей мере две видеокамеры совмещения, установленные с возможностью получения по меньшей мере двух ортогональных изображений для совмещения центра клапанного инструмента с указанным заправочным клапаном для топлива и обеспечения изображения контактных поверхностей, расположенных на указанном клапанном инструменте.
24. Система по п.23, содержащая детали, расположенные на несущей конструкции, стратегически расположенные с обеспечением легкой интерпретации положения, используя изображения от указанных по меньшей мере двух видеокамер совмещения.
25. Система по п.14, в которой указанная несущая конструкция содержит нижнюю часть основания, среднюю часть основания и верхнюю часть основания, причем указанная нижняя часть основания имеет проход и связанные с ним вводы, выполненные с возможностью размещения части указанного заправочного клапана для топлива и указанного заправочного клапана для окислителя, и в которой указанный механизм держателя гнездового модуля установлен в указанной средней части основания таким образом, что, когда гнездовой модуль расположен в указанном механизме держателя гнездового модуля, часть указанного гнездового модуля выступает в указанный проход с возможностью взаимодействия с указанным заправочным клапаном для топлива и указанным заправочным клапаном для окислителя.
26. Система по п.25, в которой указанный проход содержит скошенную часть, расположенную на расстоянии от указанных вводов, имеющую такой размер, что во время вставления заправочного клапана для топлива и заправочного клапана для окислителя скошенная часть совместно с вводами способствуют вставлению клапанов для топлива или для окислителя и предотвращает их заклинивание.
27. Система по любому из пп.14-26, в которой указанное средство позиционирования, соединенное с указанным инструментом, представляет собой механизированную руку-манипулятор, содержащую концевой исполнительный элемент в его одном конце, а другой конец указанной механизированной руки-манипулятора присоединен к указанному обслуживающему космическому кораблю, при этом указанный клапанный инструмент содержит захватывающее приспособление, прикрепленное болтами к несущей конструкции, а указанный концевой исполнительный элемент выполнен с возможностью захвата указанного захватывающего приспособления.
28. Система по любому из пп.14-26, в которой указанный зажимной механизм представляет собой двойное четырехстержневое звено, имеющее удлиненный зажимной вал, первое и второе звенья зажима, каждое из которых соединено с зажимным валом, два пальца зажима, соединенные вместе с возможностью поворота в его первых концах и втором конце одного пальца зажима, соединенного с указанным первым звеном зажима, и втором конце другого пальца зажима, соединенного с указанным вторым звеном зажима, включая редукторный двигатель, соединенный с концом указанного удлиненного зажимного вала через шарнирное соединение для вращения указанного зажимного вала вокруг приводной оси указанного зажимного вала, причем когда указанный редукторный двигатель приведен в действие, зажимной вал поворачивается приблизительно на 1/2 оборота, чтобы зажим мог пройти от открытого положения до закрытого положения, при этом звенья зажима толкают и тянут пальцы зажима соответственно закрытыми или открытыми в плоскости, по существу, перпендикулярной указанному приводному валу, причем эти два пальца зажима имеют противолежащие поверхности для осуществления захвата штока заправочного клапана для топлива или заправочного клапана для окислителя, а геометрия указанного четырехстержневого звена выбрана такой, что в полностью закрытом положении звенья зажима расположены по центру приводного вала.
29. Система по п.14, в которой указанное инструментальное средство содержит приспособление для инструментов, которое выполнено с возможностью установки на обслуживаемом космическом корабле, причем указанное приспособление для инструментов имеет станции хранения для хранения и удержания первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей, причем каждая из указанных станций хранения для хранения и удержания первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей содержит удерживающую пластину гнездового модуля и установленную на ней шпонку, при этом указанная удерживающая пластина гнездового модуля содержит пружину шарового фиксатора, а каждый из указанных первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей имеет канавку, проходящую по периферии указанного гнездового модуля, причем указанная канавка на каждом гнездовом модуле выполнена с возможностью сопряжения с указанной пружиной шарового фиксатора, чтобы удерживать гнездовые модули на месте в каждой из четырех станций хранения держателя гнездового модуля.
30. Система по п.29, в которой указанный механизм держателя гнездового модуля содержит держатель гнездового модуля и удерживающий модуль стержень, установленный с возможностью вращения на указанном держателе гнездового модуля, причем указанный удерживающий модуль стержень содержит механизм фиксатора, который удерживает удерживающий стержень либо в «открытом», либо в «закрытом» положении, при этом каждая из указанных канавок в указанных первом, втором, третьем и четвертом гнездовых модулях имеет размер, достаточный для помещения в нее указанного удерживающего стержня, причем, когда указанный клапанный инструмент полностью соединен с модульным приспособлением, указанный удерживающий модуль стержень приводится в действие указанной шпонкой на удерживающей пластине гнездового модуля, а указанная шпонка имеет часть с диаметром, немного большим, чем наружный диаметр держателя гнездового модуля, при этом, когда указанный клапанный инструмент полностью сцеплен с модульным приспособление либо для извлечения данного гнездового модуля из станции хранения, либо для возвращения указанного данного гнездового модуля на станцию хранения, удерживающий модуль стержень выступает за пределы этого диаметра указанной шпонки, а когда привод гнезда активирован, удерживающий модуль стержень в конечном счете входит в контакт со шпонкой на модуле гнезда удерживающей пластины и будет перенаправлен к противоположному положению, причем перемещение гнезда в одном направлении фиксирует гнездовой модуль в держателе модуля и, наоборот, перемещение гнездового модуля в противоположном направлении отсоединяет гнездовой модуль.
31. Инструмент для заправки обслуживаемого спутника, содержащий топливный бак, заправочный клапан для топлива, и исполнительный кулачок клапана на указанном заправочном клапане для топлива, используемый для открытия и закрытия указанного заправочного клапана для топлива, и крышку клапана доступа на указанном клапане доступа, и по выбору содержит отверстие для окислителя на баке для окислителя, содержащем заправочный клапан для окислителя и исполнительный кулачок клапана на указанном заправочном клапане для окислителя, используемый для открытия и закрытия указанного заправочного клапана для окислителя, и крышку клапана доступа на указанном заправочном клапане для окислителя, при этом указанный инструмент содержит:
взаимозаменяемые гнездовые модули: первый гнездовой модуль для снятия и возвращения на место указанной крышки клапана доступа на указанном заправочном клапане для топлива, второй гнездовой модуль, соединенный с указанным заправочным трубопроводом для топлива для зацепления заправочного клапана для топлива для соединения указанного заправочного трубопровода с указанным топливным баком, третий гнездовой модуль для соединения указанной крышки клапана доступа на указанном заправочном клапане для окислителя на баке для окислителя и четвертый гнездовой модуль для зацепления указанного заправочного клапана для окислителя для соединения указанного заправочного клапана для окислителя с указанным баком для окислителя,
несущую конструкцию, механизм держателя гнездового модуля, установленный на указанной несущей конструкции, выполненный с возможностью размещения указанных взаимозаменяемых гнездовых модулей;
механизм привода гнезда, установленный на указанной несущей конструкции и предназначенный для приведения в действие указанных первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей, когда они расположены в указанном механизме держателя гнездовых модулей;
зажимной механизм, установленный на указанной несущей конструкции для закрепления клапанного инструмента в области реакции на заправочном клапане для топлива и заправочном клапане для окислителя, причем указанный зажимной механизм выполнен с возможностью локализации вращающего момента, вырабатываемого указанным клапанным инструментом для того, чтобы гарантировать, что любые реактивные моменты от гнездового приводного устройства воспринимаются локально для предотвращения повреждения клапана; и
исполнительный механизм клапана, установленный на указанной несущей конструкции с возможностью захвата и приведения в действие указанного исполнительного кулачка клапана на заправочном клапане для топлива и заправочном клапане для окислителя.
32. Инструмент по п.31, в котором указанный зажимной механизм представляет собой двойное четырехстержневое звено, имеющее удлиненный зажимной вал, первое и второе зажимные звенья, каждое из которых соединено с зажимным валом, два пальца зажима, с возможностью поворота соединенные вместе в его первых концах, и второй конец одного пальца зажима, соединенный с указанным первым зажимным звеном, при этом второй конец другого пальца зажима соединен с указанным вторым зажимным звеном, включая редукторный двигатель, соединенный с концом указанного удлиненного зажимного вала через шарнирное соединение для вращения указанного зажимного вала вокруг приводной оси указанного зажимного вала, причем, когда указанный редукторный двигатель приведен в действие, зажимной вал поворачивается приблизительно на 1/2 оборота с обеспечением прохождения зажима из открытого положения в закрытое положение, при этом звенья зажима толкают и тянут пальцы зажима соответственно закрытыми или открытыми в плоскости, по существу, перпендикулярной указанному приводному валу, причем эти два пальца зажима имеют противолежащие поверхности для осуществления захвата штока топливонаполняющего или окислителенаполняющего клапана, а геометрия указанного четырехстержневого звена выбрана так, что в полностью закрытом положении звенья зажима расположены по центру приводного вала.
33. Инструмент по п.31 или 32, который содержит приспособление для инструментов, которое выполнено с возможностью установки на обслуживаемом космическом корабле, причем указанное приспособление для инструментов имеет станции хранения для хранения и удержания первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей, при этом каждая из указанных станций хранения для хранения и удержания первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей содержит удерживающую пластину гнездового модуля и установленную на ней шпонку, указанная удерживающая пластина гнездового модуля содержит пружину шарового фиксатора, а каждый из указанных первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей имеет канавку, проходящую по периферии указанного гнездового модуля, причем указанная канавка на каждом гнездовом модуле выполнена с возможностью сопряжения с указанной пружиной шарового фиксатора, чтобы удерживать гнездовые модули на месте в каждой из четырех станций хранения держателя гнездового модуля.
34. Инструмент по п.33, в котором указанный механизм держателя гнездового модуля содержит держатель гнездового модуля и удерживающий модуль стержень, установленный с возможностью вращения на указанном держателе гнездового модуля, причем указанный удерживающий модуль стержень содержит механизм фиксатора, который удерживает удерживающий стержень либо в «открытом», либо в «закрытом» положении, при этом каждая из указанных канавок в указанных первом, втором, третьем и четвертом гнездовых модулях имеет размер, достаточный для помещения в нее указанного удерживающего стержня, причем когда указанный клапанный инструмент полностью соединен с модульным приспособлением, указанный удерживающий модуль стержень приводится в действие указанной шпонкой на удерживающей пластине гнездового модуля, а указанная шпонка имеет часть с диаметром, немного большим, чем наружный диаметр держателя гнездового модуля, при этом, когда указанный клапанный инструмент полностью сцеплен с модульным приспособление либо для извлечения данного гнездового модуля из станции хранения, либо для возвращения указанного данного гнездового модуля на станцию хранения, удерживающий модуль стержень выступает за пределы этого диаметра указанной шпонки, а когда привод гнезда активирован, удерживающий модуль стержень в конечном счете входит в контакт со шпонкой на модуле гнезда удерживающей пластины и будет перенаправлен к противоположному положению, причем перемещение гнезда в одном направлении фиксирует гнездовой модуль в держателе модуля и, наоборот, перемещение гнездового модуля в противоположном направлении отсоединяет гнездовой модуль.
35. Способ дозаправки спутника, включающий подачу механизированной руке-манипулятору команды на осуществление доступа к заправочному клапану для топлива на топливном баке на указанном спутнике посредством следующих шагов:
передачи визуальных изображений области спутника, содержащей заправочный клапан для топлива, к дистанционному манипулятору, удаленному от спутника, используя визуальные изображения для направления дистанционного манипулятора для подачи команд механизированной руке-манипуляторе на следующих этапах:
прикрепление инструмента для разрезания защитного теплового покрытия на концевом исполнительном элементе путем прикрепления указанного инструмента к защитному тепловому покрытию, окружающему указанный заправочный клапан для топлива, и прорезание отверстия для доступа в указанном защитном тепловом покрытии,
удаление инструмента для разрезания защитного теплового покрытия, закрепление инструмента для удаления крышки на указанном концевом исполнительном элементе, зацепление указанного инструмента для удаления крышки с внешней крышкой заправочного клапана для топлива и удаление и хранение указанной внешней крышки,
удаление инструмента для удаления крышки и закрепление клапанного инструмента на указанном концевом исполнительном элементе, прикрепление инструмента удаления и замены В-гайки клапана к указанному клапанному инструменту и зацепление указанного клапанного инструмента с указанным заправочным клапаном для топлива, и удаление и хранение В-гайки клапана, расположенной на указанном заправочном клапане для топлива,
удаление инструмента для удаления и замены В-гайки клапана и закрепление муфты заправочного трубопровода на указанном клапанном инструменте, прикрепление муфты заправочного трубопровода к указанному заправочному клапану для топлива, открытие указанного заправочного клапана для топлива и дозаправка указанного топливного бака, закрытие указанного топливного клапана, отсоединение указанной муфты заправочного трубопровода от указанного заправочного клапана для топлива, удаление и хранение указанной муфты заправочного трубопровода от указанного концевого исполнительного элемента, прикрепление указанного инструмента удаления и замены гайки клапана на указанном клапанном инструменте и извлечение и установка указанной В-гайки клапана на указанном клапане заправочного трубопровода.
36. Система для заправки обслуживаемого спутника, содержащая:
средство транспортировки текучей среды, предназначенное для транспортировки топлива от бака для хранения топлива к топливному баку на обслуживаемом спутнике и/или для транспортировки окислителя от бака для хранения окислителя к баку для окислителя на обслуживаемом спутнике;
инструментальное средство для соединения заправочного трубопровода для топлива с топливным отверстием на баке для хранения топлива и отсоединения указанного заправочного трубопровода и/или для присоединения заправочного трубопровода для окислителя к отверстию для окислителя на баке для окислителя и отсоединения указанного заправочного трубопровода для окислителя;
сенсорное средство для определения относительного смещения между инструментальным средством и отверстиями для топлива и окислителя на обслуживаемом спутнике;
средство позиционирования, соединенное с указанным инструментальным средством и предназначенное для размещения указанного инструментального средства относительно указанных отверстий для топлива и окислителя на указанном обслуживаемом спутнике для соединения и отсоединения указанных заправочных трубопроводов для топлива и окислителя с указанными отверстиями для топлива и окислителя; и
средство управления, выполненное с возможностью обмена данными с указанными сенсорным средством, средством позиционирования и инструментальным средством для управления работой средства позиционирования и инструментального средства, основываясь на данных обратной связи от сенсорного средства,
причем указанное отверстие для топлива на указанном топливном баке на обслуживаемом спутнике содержит заправочный клапан для топлива, гайку приведения в действие клапана, расположенную на указанном заправочном клапане для топлива и предназначенную для открывания и закрывания указанного заправочного клапана для топлива, и крышку клапана доступа, расположенную на указанном клапане доступа, при этом указанное отверстие для окислителя на указанном резервуаре окислителя содержит заправочный клапан для окислителя, гайку приведения в действие клапана, расположенную на указанном заправочном клапане для окислителя и предназначенную для открывания и закрывания указанного заправочного клапана для окислителя, и крышку клапана доступа на указанном заправочном клапане для окислителя, причем указанное инструментальное средство содержит клапанный инструмент, содержащий взаимозаменяемые гнездовые модули: первый гнездовой модуль, предназначенный для удаления и замены указанной крышки клапана доступа на указанном заправочном клапане для топлива, второй гнездовой модуль, соединенный с указанным трубопроводом для топлива для взаимодействия с заправочным клапаном для топлива для присоединения указанного трубопровода для топлива к указанному топливному баку, третий гнездовой модуль, предназначенный для взаимодействия указанной крышки клапана доступа на указанном заправочном клапане для окислителя на баке для окислителя, и четвертый гнездовой модуль, предназначенный для взаимодействия указанного заправочного клапана для окислителя для присоединения указанного трубопровода для окислителя к указанному баку для окислителя.
37. Система по п.36, установленная на обслуживаемом спутнике для осуществления дозаправки топливом указанного обслуживаемого спутника.
38. Система по п.36, установленная на пилотируемом космическом корабле.
39. Система по п.36, установленная в отсеке технического обслуживания, расположенном на Земле, и предназначенная для заправки топливом обслуживаемых спутников до их запуска.
40. Система по любому из пп.36-39, в которой указанное средство управления представляет собой систему дистанционного управления, выполненную с возможностью удаленного управления системой дозаправки через пользовательский интерфейс с помощью человека, выполняющего функцию дистанционного манипулятора.
41. Система по п.40, в которой указанный человек, выполняющий функцию дистанционного манипулятора, находится либо на другом космическом корабле, либо на Земле.
42. Система по любому из пп.36-39, в которой указанное средство управления представляет собой автономную систему управления, содержащую компьютерный контроллер, запрограммированный для управления всеми операциями.
43. Система по п.42, в которой указанный компьютерный контроллер установлен на обслуживающем космическом корабле.
44. Система по п.42, в которой указанный компьютерный контроллер расположен удаленно от обслуживающего космического корабля или на другом космическом корабле или расположен на Земле.
45. Система по любому из пп.36-39, в которой указанное средство управления представляет собой смешанную автономную/дистанционную систему управления, содержащую компьютерный контроллер, запрограммированный для управления некоторыми или всеми операциями, и систему дистанционного управления, выполненную с возможностью удаленного управления частью или всей системой через пользовательский интерфейс с помощью человека, выполняющего функцию дистанционного манипулятора, и в которой указанная смешанная автономная/дистанционная система управления выполнена с возможностью работы в любом из трех режимов, включая первый автономный режим, в котором компьютерный контроллер управляет всеми операциями, второй режим дистанционного управления, в котором человек, выполняющий функцию дистанционного манипулятора, удаленно управляет системой через пользовательский интерфейс, для управления всеми операциями, и третий контролируемый автономный режим, в котором автономно управляют системой, но все автономные операции контролируются, могут быть остановлены и должны быть санкционированы человеком-оператором.
46. Система по любому из пп.36-39, в которой указанное сенсорное средство представляет собой по меньшей мере одну видеокамеру.
47. Система по любому из пп.36-39, в которой указанное сенсорное средство представляет собой систему искусственного зрения.
48. Система по любому из пп.36-39, в которой указанный клапанный инструмент содержит несущую конструкцию, механизм держателя гнездового модуля, установленный на указанной несущей конструкции, выполненной с возможностью размещения в ней указанных взаимозаменяемых гнездовых модулей, и в которой указанный клапанный инструмент содержит привод гнезда, установленный на указанной несущей конструкции для приведения в действие указанных первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей, когда те размещены в указанном механизме держателя гнездового модуля, причем указанный клапанный инструмент содержит зажимной механизм, установленный на указанной несущей конструкции для прикрепления клапанного инструмента к области реакции на заправочном клапане для топлива и заправочном клапане для окислителя, причем указанный зажимной механизм выполнен с возможностью ограничения вращающего момента, создаваемого указанным клапанным инструментом для того, чтобы гарантировать, что любые вращающие моменты реакции от привода гнезда воспринимаются локально, чтобы предотвратить повреждение клапана, при этом указанный клапанный инструмент содержит механизм приведения в действие клапана, установленный на указанной несущей конструкции, с возможностью соединения с указанной гайкой приведения в действие клапана на заправочном клапане для топлива и заправочном клапане для окислителя и приведения ее в действие.
49. Система по любому из пп.36-39, в которой указанное инструментальное средство дополнительно содержит средство разрезания защитного покрытия, предназначенное для разрезания любых тепловых защитных покрытий, окружающих указанную крышку клапана доступа на указанном заправочном клапане для топлива или заправочном клапане для окислителя, инструмент распорки защитного покрытия для раздвижения разрезанного теплового защитного покрытия, чтобы обеспечить доступ к указанным заправочному клапану для топлива и заправочному клапану для окислителя, а также инструмент удаления внешней крышки.
50. Система по любому из пп.36-39, в которой указанное инструментальное средство также содержит инструмент замены для удаления и замены защитных внешних крышек, расположенных на указанных заправочном клапане для топлива и заправочном клапане для окислителя.
51. Система по п.36, в которой указанное инструментальное средство содержит приспособление для инструмента, которое выполнено с возможностью установки на обслуживаемом космическом корабле, причем указанное приспособление для инструмента имеет положения хранения для хранения и удержания клапанного инструмента, средства разрезания защитного покрытия, распорки защитного покрытия, инструмента удаления и замены внешней крышки, первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей, и указанной крышки клапана доступа во время операции по дозаправке топливом, при этом указанное приспособление для инструмента содержит быстросъемный механизм для удержания указанных гнездовых модулей и указанной крышки клапана доступа.
52. Система по п.51, в которой указанное сенсорное средство содержит две видеокамеры, выполненные с возможностью получения изображений приспособления для инструмента, причем изображения от указанных видеокамер используются для размещения концевого исполнительного элемента на средстве позиционирования относительно приспособления для инструмента.
53. Система по любому из пп.36-39, содержащая по меньшей мере две видеокамеры совмещения, установленные с возможностью получения по меньшей мере двух ортогональных изображений для совмещения центра клапанного инструмента с указанным заправочным клапаном для топлива и обеспечения изображений контактных поверхностей, расположенных на указанном клапанном инструменте.
54. Система по п.36, в которой указанное инструментальное средство содержит средство разрезания защитного покрытия, предназначенное для разрезания любого теплового защитного покрытия, окружающего указанную крышку клапана доступа, расположенную на указанных заправочном клапане для топлива или заправочном клапане для окислителя, инструмент распорки защитного покрытия для раздвижения разрезанного теплового защитного покрытия, чтобы обеспечить доступ к указанным заправочному клапану для топлива или заправочному клапану для окислителя, и инструмент замены и удаления внешней крышки для удаления и замены защитных внешних крышек, расположенных на указанных заправочном клапане для окислителя и заправочном клапане для топлива.
55. Система по п.54, в которой указанное инструментальное средство содержит приспособление для инструментов, которое выполнено с возможностью установки на обслуживаемом космическом корабле, причем указанное приспособление для инструментов имеет станции хранения для хранения и удержания клапанного инструмента, средства разрезания защитного покрытия, распорки защитного покрытия, инструмента удаления и замены внешней крышки, первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей и указанной крышки клапана доступа во время операции по дозаправке топливом, при этом указанное приспособление для инструментов содержит быстросъемный механизм для удержания указанных гнездовых модулей и указанной крышки клапана доступа.
56. Система по п.55, в которой указанное сенсорное средство выполнено с возможностью получения изображений приспособления для инструментов, причем изображения от указанного сенсорного средства используются для размещения концевого исполнительного элемента на средстве позиционирования относительно приспособления для инструментов.
57. Система по п.56, содержащая по меньшей мере две видеокамеры совмещения, установленные с возможностью получения по меньшей мере двух ортогональных изображений для совмещения центра клапанного инструмента с указанным заправочным клапаном для топлива и обеспечения изображения контактных поверхностей, расположенных на указанном клапанном инструменте.
58. Система по п.57, содержащая детали, расположенные на несущей конструкции, стратегически расположенной так, чтобы обеспечить легкую интерпретацию положения, используя изображения от указанных по меньшей мере двух видеокамер совмещения.
59. Система по п.48, в которой указанная несущая конструкция содержит нижнюю часть основания, среднюю часть основания и верхнюю часть основания, причем нижняя часть основания имеет проход и связанные с ним вводы, выполненные с возможностью размещения части указанного заправочного клапана для топлива и указанного заправочного клапана для окислителя, и в которой указанный механизм держателя гнездового модуля установлен в указанной средней части основания таким образом, что, когда гнездовой модуль расположен в указанном механизме держателя гнездового модуля, часть указанного гнездового модуля выступает в указанный проход с обеспечением взаимодействия с указанным заправочным клапаном для топлива и указанным заправочным клапаном для окислителя.
60. Система по п.59, в которой указанный проход содержит скошенную часть, расположенную на расстоянии от указанных вводов, имеющую такой размер, что во время вставления заправочного клапана для топлива и заправочного клапана для окислителя скошенная часть совместно с вводами способствуют вставлению клапанов для топлива или для окислителя и предотвращает их заклинивание.
61. Система по любому из пп.36-39, в которой указанное средство позиционирования, соединенное с указанным инструментом, представляет собой механизированную руку-манипулятор, содержащую концевой исполнительный элемент в его одном конце, а другой конец указанной механизированной руки-манипулятора присоединен к указанному обслуживающему космическому кораблю, при этом указанный клапанный инструмент содержит захватывающее приспособление, прикрепленное болтами к несущей конструкции, а указанный концевой исполнительный элемент выполнен с возможностью захвата указанного захватывающего приспособления.
62. Система по п.48, в которой указанный зажимной механизм представляет собой двойное четырехстержневое звено, имеющее удлиненный зажимной вал, первое и второе звенья зажима, каждое из которых соединено с зажимным валом, два пальца зажима, соединенные вместе с возможностью поворота в его первых концах и втором конце одного пальца зажима, соединенного с указанным первым звеном зажима, и втором конце другого пальца зажима, соединенного с указанным вторым звеном зажима, включая редукторный двигатель, соединенный с концом указанного удлиненного зажимного вала через шарнирное соединение для вращения указанного зажимного вала вокруг приводной оси указанного зажимного вала, причем когда указанный редукторный двигатель приведен в действие, зажимной вал поворачивается приблизительно на 1/2 оборота с обеспечением прохождения зажима из открытого положения в закрытое положение, при этом звенья зажима толкают и тянут пальцы зажима соответственно закрытыми или открытыми в плоскости, по существу, перпендикулярной указанному приводному валу, причем эти два пальца зажима имеют противолежащие поверхности для осуществления захвата штока заправочного клапана для топлива или заправочного клапана для окислителя, а геометрия указанного четырехстержневого звена выбрана такой, что в полностью закрытом положении звенья зажима расположены по центру приводного вала.
63. Система по любому из пп.36-39, в которой указанное инструментальное средство содержит приспособление для инструментов, которое выполнено с возможностью установки на обслуживаемом космическом корабле, причем указанное приспособление для инструментов имеет станции хранения для хранения и удержания первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей, причем каждая из указанных станций хранения для хранения и удержания первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей содержит удерживающую пластину гнездового модуля и установленную на ней шпонку, при этом указанная удерживающая пластина гнездового модуля содержит пружину шарового фиксатора, а каждый из указанных первого, второго, третьего и четвертого гнездовых модулей имеет канавку, проходящую по периферии указанного гнездового модуля, причем указанная канавка на каждом гнездовом модуле выполнена с возможностью сопряжения с указанной пружиной шарового фиксатора, чтобы удерживать гнездовые модули на месте в каждой из четырех станций хранения держателя гнездового модуля.
64. Система по п.63, в которой указанный механизм держателя гнездового модуля содержит держатель гнездового модуля и удерживающий модуль стержень, установленный с возможностью вращения на указанном держателе гнездового модуля, причем указанный удерживающий модуль стержень содержит механизм фиксатора, который удерживает удерживающий стержень либо в «открытом», либо в «закрытом» положении, при этом каждая из указанных канавок в указанных первом, втором, третьем и четвертом гнездовых модулях имеет размер, достаточный для помещения в нее указанного удерживающего стержня, причем, когда указанный клапанный инструмент полностью соединен с модульным приспособлением, указанный удерживающий модуль стержень приводится в действие указанной шпонкой на удерживающей пластине гнездового модуля, а указанная шпонка имеет часть с диаметром, немного большим, чем наружный диаметр держателя гнездового модуля, при этом, когда указанный клапанный инструмент полностью сцеплен с модульным приспособлением либо для извлечения данного гнездового модуля из станции хранения, либо для возвращения указанного данного гнездового модуля на станцию хранения, удерживающий модуль стержень выступает за пределы этого диаметра указанной шпонки, а когда привод гнезда активирован, удерживающий модуль стержень в конечном счете входит в контакт со шпонкой на модуле гнезда удерживающей пластины и будет перенаправлен к противоположному положению, причем перемещение гнезда в одном направлении фиксирует гнездовой модуль в держателе модуля и, наоборот, перемещение гнездового модуля в противоположном направлении отсоединяет гнездовой модуль.