МАНИПУЛЯТОР ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к космической технике, а более конкретно к манипуляторам, используемым в космосе.
Известен манипулятор (П. Андре, Ж-М Кофман, Ф. Лот, Ж-П. Тай-ар. Конструирование роботов. М: Мир. 1986. С. 18), представляющий собой многозвенный механизм, состоящий из следующих частей:
- звеньев - жестких, твердых тел, способных совершать движения по отношению к основанию манипулятора;
- сочленений (систем двусторонних связей, ограничивающих возможность движения по отношению к смежным звеньям).
По крайней мере, одно из звеньев сочленено с основанием и называется начальным звеном. Звено, несущее рабочий орган, называется конечным звеном. Манипулятор предназначен для перемещения рабочего органа, поэтому он должен обладать способностью перемещать и ориентировать конечное звено. Число степеней свободы манипулятора равно числу степеней свободы конечного звена и зависит от числа звеньев, а также типа и структуры связей между ними.
Увеличенное число звеньев и связей между ними обуславливает один из основных недостатков данного манипулятора - недостаточное быстродействие.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому манипулятору является манипулятор для космического аппарата (RU 42219, B64G 4/00, опубл. 27.11.2004), выбранный в качестве прототипа, содержащий основание, к которому прикреплено звено, на другом конце которого расположен рабочий орган, звено выполнено в виде эластичной трубы, которая заполнена легкоплавким металлом и внутри трубы расположен электронагреватель, вход которого предназначен для подсоединения к источнику электропитания.
Зависимость скорости перехода легкоплавкого металла в жидкое состояние обуславливает основной недостаток прототипа - низкое быстродействие.
Задачей настоящей полезной модели является повышение быстродействия манипулятора космического аппарата за счет использования перемешивания жидкого металла с помощью магнитного поля.
Технический результат достигается тем, что в манипуляторе космического аппарата, содержащем основание, к которому прикреплено звено, на другом конце которого расположен рабочий орган, звено выполнено в виде эластичной трубы, которая заполнена легкоплавким металлом и внутри трубы расположен электронагреватель, вход которого соединен с источником электропитания, электронагреватель выполнен в виде трехфазной винтовой обмотки.
Предложенное устройство поясняется чертежом.
Манипулятор для космического аппарата содержит основание 1, жестко закрепленное на корпусе космического аппарата (на чертеже не показано). К основанию 1 одним своим концом прикреплена труба 2. Крепление трубы 2 может быть жестким или шарнирным. Стенки трубы 2 изготовлены из эластичного материала, например из вакуумной резины. Внутренняя полость трубы 2 заполнена легкоплавким металлом 3, например, галлием или ртутью. К другому концу трубы 2 прикреплен рабочий орган 4 (крепление рабочего органа 4 может быть жестким или шарнирным). Внутри трубы 2 расположен электронагреватель 5, выполненный в виде трехфазной винтовой обмотки (Ким К.К. Об одном способе стыковки космических аппаратов // Космические исследования, №2, т. 38. 2000. С. 221-224). Вход электронагревателя 5 с помощью проводов 6 подсоединяется к источнику электропитания 7, который может представлять собой аккумулятор или электрический генератор.
Работа устройства происходит следующим образом. В начале электронагреватель 5 не запитан электрическим током и металл 3 находится в твердом состоянии, т.к. температура в космосе -70 - -80°C, а температура плавления для галлия -29,78°C, для ртути - -38,84°C. Затем включается источник электропитания 7, расположенный на основании 1, и через провода 6 электрический ток начинает протекать через электронагреватель 5. Под действием магнитного поля электронагревателя 5, в легкоплавком металле 3 индуцируются вихревые токи, под действием которых последний переходит в жидкое состояние. Также под действием магнитного поля, создаваемого электронагревателем 5, происходит перемешивание металла 3, что ускоряет переход его в жидкое состояние. Трубе 2 под действием приводов или космонавтов (не показаны) придается необходимая форма. После этого отключается источник питания 7, металл 3 переходит в твердое состояние, тем самым осуществляется жесткая фиксация формы трубы 2.
Из-за выполнения электронагревателя 5 по схеме трехфазной винтовой обмотки, на легкоплавкий металл действует вращающийся момент, обусловленный взаимодействием магнитного поля, созданного электрическими токами, протекающими по электронагревателю 5, и вихревыми токами, индуцированными в легкоплавком металле 3. В результате сказанного происходит интенсивное перемешивание расплавляемого легкоплавкого металла 3, в результате сказанного время перехода легкоплавкого металла 3 в жидкое состояние уменьшается, т.е. повышается быстродействие манипулятора для космического аппарата.