СТЕНД ИМИТАЦИИ НЕВЕСОМОСТИ КОСМОНАВТА

Стенд имитации невесомости космонавта
Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована для обезвешивания космонавтов (операторов) в скафандре, 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 шести-степенное 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 A1, 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 скафандрах.
Известно устройство имитации невесомости, содержащее электропривод вертикального перемещения, электропривод горизонтального перемещения и блок управления, отличающееся тем, что электропривод вертикального перемещения связан с блоком управления через нагрузочную ячейку, являющуюся составной частью каретки, перемещающейся по направляющей, а с обезвешиваемым элементом - гибкой связью, проходящей через каретку; электропривод горизонтального перемещения связан с датчиком, определяющим вертикальное положение гибкой связи и блоком управления. (3аявка RU 2006126310, МПК G01M 19/00, Опубл. 27.01.2008)
Недостатком данного устройства является невозможность использования для обезвешивания космонавтов 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 RU 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 скафандрах.
Задачей полезной модели является, достижение точности имитации невесомости при обезвешивания космонавта скафандре, при перемещение его в пределах рабочей зоны тренажера, за счет мышечных усилий и расширение функциональных возможностей испытательного стенда.
Поставленная задача решается благодаря тому, что стенд имитации невесомости содержит: блок управления 1, электропривод вертикального перемещения 2, электропривод горизонтального перемещения 3, станцию подачи дыхательной смеси 4 в скафандр 5, блок энергоснабжения стенда 6, металлическую конструкцию 7 с тележкой 8, металлическая конструкция 7 установлена на неподвижных опорах 9, на одной из опор размещен механизм вертикального перемещения 2, который, через датчик вертикальной нагрузки 10 соединен со скафандром 5, а датчики горизонтальных нагрузок 11 установлены на тележке 8, перемещающейся в горизонтальной плоскости по металлической конструкции 7.
Техническим результатом является обеспечение точности имитации невесомости космонавта 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 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 в скафандр 5, блок энергоснабжения стенда 6, металлическую конструкцию 7 с тележкой 8, металлическая конструкция 7 установлена на неподвижных опорах 9, на одной из опор размещен электропривод вертикального перемещения 2, который, через датчик вертикальной нагрузки 10 соединен со скафандром 5, а датчики горизонтальных нагрузок 11 установлены на тележке 8, перемещающейся в горизонтальной плоскости по металлической конструкции 7.
Стенд имитации невесомости космонавта работает следующим образом: при размещении космонавта в скафандре 5, в скафандр подается дыхательная смесь от станции подачи дыхательной смеси 4. При помощи электропривода вертикального перемещения 2, скафандр с космонавтом поднимают на заданную высоту, а сигнал от датчика вертикальной нагрузки 10 поступает в блок управления 1, что позволяет блоку управления подать необходимую команду на электропривод вертикального перемещения 2, с целью обезвешивания скафандра 5 с космонавтом. При различных движениях космонавта, сигналы с датчиков 10 и 11 поступают в блок управления 1, который формирует алгоритм работы электроприводов стенда имитации невесомости, путем снятия значения величин весовой составляющей в точках траектории движения, что приводит к передаче необходимых сигналов на соответствующие электроприводы 2 и 3, с целью компенсации гравитационных составляющих воздействующих на космонавта. Таким образом, достигается имитация невесомости космонавта и расширяются функциональные возможности испытательного стенда.