СТЕНД МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОНИЖЕННОЙ ГРАВИТАЦИИ

УДК 1

Чесноков С.А.

Магистр 2 курс обучения Российский технологический университет

СТЕНД МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОНИЖЕННОЙ ГРАВИТАЦИИ

Аннотация: в статье рассматривается стенд моделирования пониженной гравитации.

Ключевые слова: гравитация, открытый космос, космонавтика.

Расширяемый с каждым годом, спектр задач внекорабельной деятельности, решаемых космонавтами при выходе в открытый космос, обуславливает необходимость профессиональной подготовки космонавтов к работе на внешних поверхностях орбитальных модулей международной космической станции в скафандрах «Орлан-МК» в условиях полной невесомости. Каждый выход космонавтов в открытый космос уникален и космонавтам приходится выполнять различные операции. Типовые и целевые операции внекорабельной деятельности требуют от космонавтов особых навыков в работе со специализированными инструментами в условиях полной невесомости и должны выполнятся по определенным, заранее отработанным на Земле, оптимальным методикам.

Стенд моделирования пониженной гравитации, относится к электромеханическим системам обезвешивания, создание которого обусловлено необходимостью отработки задач и методик проведения экспериментальных исследований по внекорабельной деятельности в отношении разрабатываемых и перспективных средств внекорабельной деятельности, включая деятельность на поверхности объектов с пониженной гравитацией планет и астероидов.

Стенд моделирования пониженной гравитации обеспечиваюет отработку следующих видов деятельности:

- отработку одновременно двумя космонавтами технологически сложных целевых операций монтажа/демонтажа научного оборудования и технических средств на внешних рабочих поверхностях орбитальных модулей РС МКС;

- проведение регламентных и ремонтных работ, выполнения научных экспериментов в условиях моделирования полной невесомости;

- отработку навыков напланетной деятельности космонавтов и навыков перемещения по поверхности Луны;

- выполнение работы с оборудованием и лунным инструментом в условиях пониженной гравитации;

- выполнение строительно-монтажных работ, взятия проб грунта;

- выполнение научно-исследовательских экспериментов в условиях моделирования гравитации Луны, Марса и астероидов.

На электромеханических системах обезвешивания скафандров космонавтов можно проводить эксперименты достаточно долгое время, до одного-двух часов, в зависимости от степени подготовки человека, при этом для проведения занятия вполне достаточно: инструктора, руководящего проведением эксперимента, инженера, следящего за техническими средствами тренажера, и врача, контролирующего психофизиологическое состояние оператора в обезвешенном скафандре.

В 60-е годы в ОКБ-1 для отработки лунной программы СССР был создан динамический стенд «Селен», обеспечивающий обезвешивание скафандра космонавта в условиях лунной тяжести. К сожалению, стенд «Селен» обеспечивает обезвешивание только одного скафандра космонавта, что на сегодняшний день делает невозможной полноценную отработку внекорабельной деятельности и перспективных операций напланетной деятельности двумя космонавтами со вспомогательным оборудованием (инструментом, приспособлениями, макетами научных приборов и т.п.).

Анализ зарубежных учебно-тренировочных систем для подготовки космонавтов (астронавтов) к внекорабельной деятельности, основанных на использовании электромеханических компьютерных систем показал, что наиболее широким функциональными возможностями обладает система активной компенсации гравитации «ARGOS».

Система «ARGOS» создана NASA в США, дословный перевод: Система гравитационного обезвешивания с активным откликом.

Система «ARGOS» имеет возможность обезвешивания только одного оператора в скафандре, но при этом используя универсальные средства крепления полезного груза, можно зафиксировать человека и без скафандра, что позволяет человеку дать оценку режимов невесомости на начальном этапе тренировки.

Принцип функционирования электромеханических систем обезвешивания

Электромеханические системы обезвешивания построены по электромеханическому принципу, моделирование режима полной невесомости оператора или полезного груза, закрепленного на гибком подвесе в земных условиях, заключается в создании таких сил, которые будут компенсировать силу тяжести в вертикальном направлении и поддерживать моменты инерции, возникающие в горизонтальной плоскости при их перемещении.

Для моделирования режимов пониженной гравитации силы, компенсирующие силу тяжести, будут уменьшены до достижения необходимого коэффициента гравитации с учетом соответствующего изменения момента инерции в горизонтальной плоскости.

Для перемещения оператора в скафандре тренажера по произвольной траектории в трехмерном пространстве необходимо управлять его движением по каждой из трех координат.

Мост, передвигается по рельсам с помощью двух приводов, расположенных на противоположных сторонах моста, координатная ось «Y» горизонтальных перемещений. Внутри моста передвигается тележка с приводами координатной оси «X» горизонтальных линейных перемещений вдоль моста. Привод лебедки вертикальных перемещений обезвешивания оператора в скафандре, который размещен на тележки, привод перемещения по координате «Z».

Перемещение подвижных мостов, тележек и функционирование лебедки будет

выполняться с использованием электроприводов.

83

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Elibrary.ru