СТЕНД ИМИТАЦИИ НЕВЕСОМОСТИ КОСМОНАВТА

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.