СПАЛЬНОЕ МЕСТО КОСМОНАВТОВ
ASTRONAUT BERTH

Изобретение относится к области космической техники и может найти применение на космических станциях и космических кораблях в качестве средства для профилактики негативных изменений организмов космонавтов под действием невесомости.
Известно спальное место космонавтов по патенту России на изобретение №2550911 от 04.02.2014, принятое за прототип, состоящее из цилиндрического подвижного и опорного элементов, соединенных между собой осью вращения, снабженной приводом, установленным на опорном элементе, причем на цилиндрическом подвижном элементе симметрично относительно оси вращения выполнены два ложа, ширина и длина каждого из которых позволяют улечься на них взрослому человеку, а их стороны, обращенные к оси вращения, покрыты мягким материалом, например поролоном, обтянутым тканью, кроме того, к каждому ложу прикреплены ремни, снабженные застежками, позволяющими произвести фиксацию тела космонавта к этому ложу, поверхность которого выполнена в виде цилиндра, осью которого является ось вращения, а цилиндрический подвижный элемент закрывается крышкой, в центре которой выполнено отверстие, кроме того, отверстия выполнены в цилиндрическом подвижном элементе, в районе изголовья обеих лож.
Применение известного спального места космонавтов позволит воздействовать на их организмы во время сна силой, эквивалентной силе гравитации, что существенно замедлит развитие негативных изменений организмов космонавтов под действием невесомости. Однако при его использовании на борту космической станции или космического корабля возникает реактивный момент импульса, численно равный моменту импульса спального места космонавтов с обратным знаком. Появление такого момента импульса приводит к вращению космического аппарата, что нарушает его пространственную ориентацию. Недостатком известного изобретения является нарушение пространственной ориентации космического аппарата при использовании спального места космонавтов.
Целью изобретения является устранение указанного недостатка, а именно исключение воздействия функционирующего спального места космонавтов на пространственную ориентацию космического аппарата.
Указанная цель достигается тем, что в спальном месте космонавтов, состоящем из двух цилиндрических подвижных элементов, снабженных приводом, причем на каждом цилиндрическом подвижном элементе симметрично относительно оси вращения выполнены два ложа, ширина и длина каждого из которых позволяют улечься на них взрослому человеку, а их стороны, обращенные к оси вращения, покрыты мягким материалом, например поролоном, обтянутым тканью, кроме того, к каждому ложу прикреплены ремни, снабженные застежками, позволяющими произвести фиксацию тела космонавта к этому ложу, поверхность которого выполнена в виде цилиндра, осью которого является ось вращения, а цилиндрический подвижный элемент закрывается крышкой, в центре которой выполнено отверстие, кроме того, отверстия выполнены в цилиндрическом подвижном элементе, в районе изголовья обеих лож, причем цилиндрические подвижные элементы расположены соосно и крышками в противоположные стороны, причем ось вращения одного из них присоединена к ротору, а другого к статору электродвигателя, на осях выполнены коллекторы, с которыми взаимодействуют щетки, установленные на основании, прикрепленном к корпусу космического аппарата, а оси расположены в подшипниках, также прикрепленных к основанию.
Сущность изобретения иллюстрируется графическими материалами, где на фигуре 1 схематически изображен общий вид спального места космонавтов в разрезе, а на фигуре 2 - вид на спальное место космонавтов по стрелке А.
Спальное место космонавтов состоит из двух цилиндрических подвижных элементов 1, расположенных соосно и установленных с возможностью вращения вокруг осей 2, расположенных в подшипниках 3, закрепленных на опорном элементе 4. Одна из осей вращения 2 присоединена к ротору 5, а другая ось вращения 2 к статору 6 электродвигателя, который не закреплен к опорному элементу 4. На каждом цилиндрическом подвижном элементе 1 симметрично относительно оси вращения 2 выполнены два ложа 7, ширина и длина каждого из которых позволяют улечься на них взрослому человеку, а их стороны, обращенные к оси вращения 2, покрыты мягким материалом, например поролоном, обтянутым тканью. Кроме того, к каждому ложу 7 прикреплены ремни 8, снабженные застежками, позволяющими произвести фиксацию тела космонавта к ложу 7, поверхность которого выполнена в виде цилиндра, осью которого является ось вращения 2. Опорный элемент 4 закрепляется к корпусу космической станции или космического корабля. Цилиндрический подвижный элемент 1 закрывается крышкой 9, в центре которой выполнено отверстие 10, кроме того, отверстия 11 выполнены в цилиндрическом подвижном элементе 1, в районе изголовья обеих лож 7. На осях 2 выполнены коллекторы 12, с которыми взаимодействуют щетки, не показанные на фигурах 1 и 2, установленные на опорном элементе 4, прикрепленном к корпусу космического аппарата.
Спальное место космонавтов используется следующим образом. На оба ложа 7 в каждом из двух цилиндрических подвижных элементов 1 укладываются два космонавта, которые фиксируют свои тела ремнями 8. Расположение лож 7 симметрично относительно оси вращения 2 позволяет максимально приблизить центр масс спального места с космонавтами к оси вращения 2, что улучшает балансировку и снижает колебания всей конструкции. После этого на щетки подается напряжение, которое через коллекторы 12 поступает на ротор 5 и статор 6 электродвигателя, в результате чего ротор 5 и статор 6 вращаются относительно друг друга в противоположные стороны, вращая цилиндрические подвижные элементы 1 с находящимися на ложах 7 космонавтами. Причем согласно закону сохранения момента импульса моменты импульса частей спального места космонавтов оказываются равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку, вследствие чего суммарный момент импульса всего спального места космонавтов оказывается равным нулю и вследствие этого не оказывает никакого влияния на пространственную ориентацию космического аппарата.
При вращении цилиндрических подвижных элементов 1 вокруг осей 2 в противоположные стороны с постоянной угловой скоростью на тело каждого космонавта действует центробежная сила, и поскольку она действует на каждый элемент тела, то она полностью идентична силе тяжести. Изготовление поверхности лож 7 в виде части цилиндра, осью которого является ось вращения 2, позволяет воздействовать на все части тела космонавтов с одинаковой центробежной силой. Расчеты показывают, что при расстоянии лож 7 от оси вращения 2 порядка одного метра для создания центробежной силы, совпадающей с земной силой тяжести по величине, необходимо вращать спальное место с космонавтами с угловой скоростью 30 оборотов в минуту. Наличие крышки 9 позволяет изолировать космонавтов во время сна или отдыха. Наличие отверстия 10 в крышке 9 и мелких отверстий 11, выполненных в цилиндрическом подвижном элементе 1, в районе изголовья обеих лож 7, обеспечивает непрерывную циркуляцию воздуха внутри спального места космонавтов, который за счет центробежной силы выходит через мелкие отверстия 11, создавая разрежение внутри спального места космонавтов, за счет которого происходит приток свежего воздуха через отверстие 10.
Применение спального места космонавтов позволит воздействовать на их организмы во время сна силой, эквивалентной силе гравитации, что существенно замедлит развитие негативных изменений организма космонавта под действием силы невесомости. Кроме того, при использовании спального места космонавтов сохраняется пространственная ориентация космического аппарата.