Протяженная рукоятка многофункционального инструмента для использования в условиях невесомости
EXTENDED HANDLE OF THE MULTI-FUNCTIONAL TOOL FOR USE UNDER CONDITIONS OF WEIGHTLESSNESS

Изобретение относится к космической технике, в частности к средствам фиксации в условиях невесомости элементов предметной среды, особенно инструментов.
Обеспечение фиксации незакрепленных стационарно предметов является обязательным условием обеспечения трудовой деятельности и быта космонавтов. Уже К.Э. Циолковский осознавал и предвидел эту проблему и ясно представлял необходимость ее решения. В работе «Вне Земли», изданной в 1920 г., он писал: «Привязывать приходится и тарелки, и графины, и даже само кушанье. Вы положите вилку или ложку на стол, а она подскочит и полетит к соседу. Все должно быть на привязи» [Циолковский К.Э. Вне Земли. - М.: «Золотая аллея», 2008].
Особо остро стоит вопрос о предотвращении утери инструментов в процессе их применения как за бортом космического объекта, так и в гермоотсеках. В первую очередь это относится к инструментам, использование которых осуществляется в процессе их динамики, например к молотку - ручному инструменту ударного действия с поступательным движением рабочей части - бойка. При этом возможно использование рукоятки молотка в качестве рычага.
Известен молоток, предназначенный для использования в космических условиях, на конце рукоятки которого выполнено ушко для присоединения карабина страховочного фала. Длина фала позволяет выполнять рабочие действия, при этом исключается утеря инструмента, «уплывание» его из рабочей зоны в случае, если космонавт выпустит рукоятку из кистевого захвата. (Цыганков О.С. «Пятидесятилетие внекорабельной деятельности» // Ж. Космическая техника и технологии. №1 (8). 2015. С. 8, рис. 5). Здесь же показан молоток, на конце рукоятки которого предусмотрено вспомогательное устройство, выполненное с зубом-зацепом и противостоящим плоским упором для вскрытия "залипших" крышек люков, что позволяет использовать данный молоток в двух функциях: как ударный инструмент при удерживании за рукоятку и как рычаг при удерживании за боек. В показанной конструкции в рукоятке выполнены пазы с перемычками, предназначенные исключительно для снижения массы инструмента (прототип). Данная конструкция не обеспечивает присоединения карабина страховочного фала космонавта к инструменту, не обеспечивает безопасности выполнения работ.
Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего безопасность, эргономичность и надежность фиксации в невесомости многофункционального инструмента с протяженной рукояткой, оснащенной на ее концах технологическими рабочими головками, а также присоединение карабина страховочного фала к инструменту.
Техническим результатом изобретения является обеспечение безопасности, эргономичности и надежности фиксации многофункционального инструмента с протяженной рукояткой в условиях невесомости космонавтом, в том числе облаченным в скафандр под избыточным давлением, обеспечение присоединения карабина страховочного фала к инструменту с возможностью перемещения карабина по пазу вдоль и/или поперек рукоятки.
а
Технический результат достигается тем, что протяженная рукоятка многофункционального инструмента для использования в условиях невесомости выполнена с продольным сквозным пазом, в котором установлен тугоподвижный в продольном и поперечном направлениях узел фиксации, состоящий из двух одинаковых по размерам прямоугольных металлических рамок, каждая из которых имеет в поперечном сечении форму швеллера, при этом металлические рамки неподвижно соединены между собой с образованием в соединении поперечного сечения в виде двутавра, а в двух боковых плоскостях одной из рамок выполнены сквозные пазы с установленными в них перпендикулярно продольной оси рукоятки корытообразными пружинами, концы которых зажаты между соединенными рамками, при этом внутренний размер - высота k упомянутой рамки определяется шириной  рукоятки инструмента и высотой с окна для присоединения крюка карабина страховочного фала с учетом следующих соотношений:
а
k=+с, где
k - высота рамки;
а
- ширина рукоятки инструмента;
с - высота окна под крюк карабина страховочного фала,
а ширина h полки швеллера и ширина b паза в рукоятке инструмента определяются с учетом следующих соотношений:
h>0,5 b; ƒ=0,5 b, где
h - ширина полки швеллера;
b - ширина паза в рукоятке инструмента;
ƒ - толщина рамки.
Заявленные отличительные признаки изобретения обосновываются следующим образом.
Возможность смещать узел фиксации позволяет использовать рабочие технологические головки инструмента, расположенные на противоположных концах рукоятки (фиг. 1). Свободное окно узла фиксации выполняется по размерам с×d предполагаемого к применению крюка карабина страховочного фала, чем гарантируется фиксация инструмента (фиг. 3, 5, 8).
Предотвращение произвольного смещения узла фиксации, его тугоподвижность обеспечивается наличием плоских корытообразных пружин, вмонтированных в рамку для повышения силы трения узла фиксации о стенки паза (фиг. 4, 11).
Невыпадение узла фиксации из паза обеспечивается швеллерообразной формой рамок, при этом ширина h полки швеллера превосходит половину ширины паза в рукоятке инструмента (фиг. 5), то есть h>0,5b.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами на фиг. 1-13.
Фиг. 1 - рукоятка инструмента, вид сверху.
Фиг. 2 - рукоятка инструмента, вид сбоку.
Фиг. 3 - узел фиксации, вид сверху.
Фиг. 4 - узел фиксации в сечении А-А.
Фиг. 5 - рамка.
Фиг. 6 - рамка в сечении В-В.
Фиг. 7 - рамка в сечении Г-Г.
Фиг. 8 - рамка с пазами.
Фиг. 9 - рамка с пазами в сечении Д-Д.
Фиг. 10 - рамка с пазами в сечении Е-Е.
Фиг. 11 - пружина, вид сбоку.
Фиг. 12 - пружина, вид сверху.
Фиг. 13 - фото многофункционального инструмента с протяженной рукояткой, оснащенной на ее концах технологическими рабочими головками.
На чертежах введены следующие обозначения:
1 - рукоятка инструмента;
2 - узел фиксации;
3 - паз в рукоятке;
4 - рамка;
5 - полка швеллера;
6 - рамка с пазами;
7 - пружина;
8 - крепежная деталь;
9 - паз в рамке;
а
- ширина рукоятки инструмента;
b - ширина паза в рукоятке инструмента;
ƒ - толщина рамки (ƒ=0,5 b);
h - ширина полки швеллера (h>0,5 b);
а
k - высота рамки (внутренний размер) (k=+с);
d - ширина рамки (внутренний размер) или ширина окна под крюк карабина страховочного фала;
с - высота окна под крюк карабина страховочного фала.
Протяженная рукоятка 1 многофункционального инструмента для использования в условиях невесомости (фиг. 1) выполнена с продольным сквозным пазом 3 (фиг. 2), в котором установлен тугоподвижный в продольном и поперечном направлениях узел фиксации 2 (фиг. 3), состоящий из двух одинаковых по размерам прямоугольных металлических рамок 4 и 6, каждая из которых имеет в поперечном сечении форму швеллера (фиг. 4-7). В двух боковых плоскостях одной из рамок (рамка 6) выполнены сквозные пазы 9 (фиг. 8-10) с установленными в них перпендикулярно продольной оси рукоятки 1 корытообразными пружинами 7 (фиг. 11, 12), концы которых зажаты между соединенными рамками 4 и 6. Металлические рамки 4 и 6 с обращенными наружу полками швеллеров 5 своими плоскостями неподвижно соединены между собой крепежными деталями 8 (например, винтами с потайными головками) с образованием в соединении поперечного сечения в виде двутавра (фиг. 4).
Паз 3 в рукоятке инструмента 1 выполнен непрерывным и глухим, а внутренний размер - высота упомянутой рамки k определяется шириной а рукоятки инструмента 1 и высотой с окна для присоединения крюка карабина страховочного фала (на чертежах не показан) к рукоятке 1 с учетом следующих соотношений:
а
k=+с, где
k - высота рамки;
а
- ширина рукоятки инструмента;
с - высота окна под крюк карабина страховочного фала,
а ширина h полки швеллера и ширина b паза в рукоятке инструмента определяются с учетом следующих соотношений:
h>0,5 b; ƒ=0,5 b, где
h - ширина полки швеллера;
b - ширина паза в рукоятке инструмента;
ƒ - толщина рамки.
Металлические пластины могут быть изготовлены, например, из стали 12Х18Н10Т-ТУ1413564-83, ГОСТ BP 2590-88, корытообразные пружины - из ленты Бр. Б2-М-0,25 ТУ 4821-265-82, рукоятка из прутка ВТ14Кр ОСТ 90173-75. Паз в рукоятке и пазы в рамках выполняются фрезерованием.
Последовательность сборки предложенного изобретения:
- пружины 7 вкладывают в пазы 9 рамки с пазами 6;
- рамку 4 и рамку 6 с обращенными наружу полками швеллеров 5 раздельно и последовательно вкладывают в продольный сквозной паз 3, выполненный в рукоятке инструмента 1;
- рамку 4 и рамку 6 соединяют плоскостями и скрепляют крепежными деталями 8 (например, винтами с потайными головками), получая, таким образом, узел фиксации 2.
Эксплуатация изобретения осуществляется следующим образом. К узлу фиксации 2 (фиг. 1-3), используя окно размером с×d, космонавт присоединяет карабин страховочного фала, второй конец которого закреплен в инструментальном контейнере или на конструкции объекта, например на поручне, или на скафандре космонавта. Затем узел фиксации 2 по пазу 3 (фиг. 2) перемещают и устанавливают на рукоятке 1 в положение, противоположное положению используемой рабочей головки. При использовании обеих рабочих головок в процессе одной технологической операции космонавт может перемещать узел фиксации 2 по пазу 3 вдоль и/или поперек рукоятки 1, не отсоединяя карабин страховочного фала от узла фиксации 2.
В Ракетно-космической корпорации "Энергия" им. С.П. Королева изготовлен опытный образец устройства фиксации в невесомости многофункционального инструмента с протяженной рукояткой, на противоположных концах которой установлены две рабочие технологические головки (фиг. 13). Опытный образ представляет собой молоток, боек которого выполнен из стали 7ХГ2МФГ ГОСТ 5950-73, протяженная рукоятка выполнена из титанового сплава ВТ14Кр ОСТ 1 90173-75, в которой профрезерован продольный паз. Другая оконечность рукоятки - зауженная на 5° по ширине с каждой стороны, выполнена плоской, отогнутой на 15° и содержит открытый конусообразный паз. Эта оконечность рукоятки может применяться для отделения "залипших" крышек люков, для захвата головок крепежа, изгибания проволоки, прутков, полос. Пластины фиксатора выполнены фрезерованием из круга по ГОСТ BP 2590-88 из стали 12Х18Н10Т - ТУ 1413564-83, корытообразные пружины изготовлены из ленты Бр. Б2-М-0,25 ТУ4821-265-82. Пластины, с установленными в одной из них пружинами, помещают в паз рукоятки раздельно, соединяют между собой плоскостями и скрепляют винтами с потайными головками.