Устройство транспортировки и прокладки кабелей на внешней поверхности космического объекта космонавтом в скафандре и способ эксплуатации устройства

Устройство транспортировки и прокладки кабелей на внешней поверхности космического объекта космонавтом в скафандре и способ эксплуатации устройства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к космической технике, в частности к средствам и способам выполнения технологических операций в условиях открытого космоса космонавтом в скафандре, а именно к оборудованию для транспортировки и прокладки кабелей на внешней поверхности космических объектов, например орбитальной станции.

Тенденция к увеличению габаритных размеров, структуры и сроков эксплуатации орбитальных станций неуклонно сохраняется в мировой космонавтике. Сборка многомодульных орбитальных станций производится на монтажных орбитах. Появляются задачи обеспечения межмодульных коммуникаций. Какая-то их часть осуществляется посредством электросоединителей, расположенных в плоскости стыковочных шпангоутов. Другая часть выполняется путем прокладки кабелей между модулями внутри отсеков. Но это крайне нежелательный подход, так как затрудняет закрытие люков между модулями в случае аварийной разгерметизации. Поэтому межмодульные коммуникации осуществляются преимущественно путем прокладки кабелей по наружной поверхности модулей станции силами экипажа.

Влияние невесомости сказывается не только на состоянии организма человека, но и на выполнении технологических операций, при которых требуется четкая фиксация всех предметов [1]. Особенно непредсказуемо ведут себя кабели, которым присуща внутренняя жесткость или пружинение, подавляемые в наземных условиях силой тяжести, а в невесомости вызывающие появление колец, спиралей, скручивания и пр., что не только затрудняет их прокладку, но иногда делает ее невозможной для космонавта в скафандре. Это проявляется особенно при прокладке групп кабелей, то есть более двух. При этом собрать группу кабелей в один жгут невозможно, так как жгут приобретает жесткость, препятствующую образованию необходимых изгибов при прокладке.

Трудовая деятельность космонавтов вне гермоотсеков выдвигает специфические требования к оборудованию, инструментам и инфраструктуре космических объектов. Применительно к технологическим операциям, осуществляемым в открытом космосе, предъявляется следующий комплекс технико-эргономических требований:

- соответствие функциональным возможностям космонавта в скафандре;

- обязательная фиксация объектов труда в невесомости;

- минимизация энерготрат космонавтов;

- минимизация затрат операционного времени;

- минимизация массы и габаритных размеров оборудования;

- обеспечение безопасности при контактах оборудования со скафандром и конструкциями на внешней поверхности космического объекта;

- исключение технологических отходов - космического мусора.

Известно устройство транспортировки кабеля, содержащее раму, на которой установлен пустотелый барабан с кабелем [2]. Недостатками данного устройства являются: неприспособленность его для использования космонавтом в скафандре в условиях невесомости; отсутствие средств закрепления рамы на поверхности объекта; невозможность минимизировать габаритные размеры; незащищенность кабеля от повреждения при транспортировке; в процессе прокладки кабель сворачивается в кольца, сохраняя форму барабана.

Близким по целевой и технической функции является известное устройство для транспортировки кабеля, в котором в качестве несущего элемента используется катушка в форме цилиндра с двумя торцевыми дисками, с намотанным на цилиндр кабелем, при этом катушка установлена на раму, которая выполнена из стержней, образующих замкнутый контур, охватывающий катушку. При разматывании кабеля необходимо перемещать раму с катушкой по поверхности космического объекта (прототип устройства и способа [3]).

Недостатки прототипа заключаются в следующем. В процессе перемещения рамы возможно повреждение элементов внешнего оборудования. После размотки кабеля требуется возвращение ее в гермоотсек, но при этом существует вероятность ее утраты, то есть засорение космического пространства. В процессе прокладки кабель сворачивается в кольца, повторяя форму катушки, что затрудняет работу космонавта. При прокладке двух и более кабелей потребуется такое же количество катушек с рамами, что неприемлемо для доставки с Земли и эксплуатации в открытом космосе. Разматывание кабеля с катушки занимает сравнительно много времени в процессе внекорабельной деятельности, чем увеличивается время пребывания космонавта за бортом объекта и повышается уровень риска.

Задачей изобретения является обеспечение безопасности, эргономичности эксплуатации устройства, минимизации временных, энергетических затрат космонавта и исключение технологических отходов при транспортировке и прокладке одновременно двух и более кабелей на внешней поверхности космических объектов космонавтом в скафандре.

Задача решается тем, что несущий элемент для размещения кабелей выполнен в виде полотнища из эластичного материала, на одной стороне которого продольно закреплены кабели, на противоположной стороне полотнища установлены мягкие ручки и средство фиксации устройства на поверхности объекта, полотнище в транспортном состоянии свернуто с концов к его середине в виде спиральных свитков, при этом посредством легкоразъемных соединителей витки спирали в свитках скреплены между собой последовательно, а спиральные свитки скреплены между собой в блок.

Способ эксплуатации устройства заключается в том, что устройство в транспортном состоянии в виде блока спиральных свитков фиксируется на поверхности объекта в середине планируемой кабельной трассы, космонавты за ручки, раскатывая в разные стороны полотнище из эластичного материала, разрушают легкоразъемные соединители и разворачивают спиральные свитки в разные стороны на полную длину полотнища.

На фиг.1 показано полотнище в развернутом состоянии при виде со стороны установки кабелей.

На фиг.2 показано полотнище в свернутом состоянии в виде двух спиральных свитков, соединенных в единый блок.

На фиг.3 показан пример крепления кабелей к полотнищу посредством неразъемных соединителей.

На фиг.4 показан порядок скрепления соседних витков спирали между собой посредством легкоразъемных соединителей.

На фиг.5 показано полотнище в развернутом состоянии при виде со стороны установки ручек.

На фиг.6 показана установка ручки.

На фигурах:

1 - полотнище;

2 - кабели;

3 - неразъемный соединитель;

4 - ручка;

5 - средство фиксации устройства на поверхности объекта;

6 - спиральный свиток;

7 - легкоразъемные соединители;

8 - виток спирали.

Устройство для транспортировки и прокладки кабелей на внешней поверхности космических объектов содержит полотнище 1 из эластичного материала, например ткани аримидной арт. 56420 ТУ 17-04-003-20-963-32-00, на котором продольно закреплены кабели 2, например, посредством неразъемных соединителей 3 в виде кольцевых стежков из ниток полиамидных ТУ 8.147-016-05/38074-01, на противоположной стороне полотнища 1 установлены ручки 4 из материала полотнища и средство фиксации устройства на поверхности объекта 5; полотнище 1 с концов свернуто (по стрелкам Г) в спиральные свитки 6 к середине полотнища; витки спирали 8 в спиральном свитке 6 между собой скреплены последовательно легкоразъемными соединителями 7, например, из ниток х/б "Экстра" 30, ГОСТ 6309-87; спиральные свитки 6 скреплены между собой в блок легкоразъемными соединителями 7, например, из ниток х/б "Экстра" 30, ГОСТ 6309-87.

Способ эксплуатации устройства заключается в том, что устройство в транспортном состоянии в виде блока спиральных свитков 6 фиксируется на поверхности объекта в середине планируемой трассы с помощью средства фиксации устройства на поверхности объекта 5, космонавты за ручки 4, раскатывая полотнище в разные стороны, разрушают (разрывая, например, нитки) легкоразъемные соединители 7 и разворачивают спиральные свитки 6 в разные стороны (по стрелкам Е) на полную длину полотнища 1 с кабелями 2.

Данное изобретение обеспечивает следующие преимущества:

- стабилизацию местоположения кабелей на внешней поверхности космического объекта, что достигается фиксацией полотнища, к которому прикреплены кабели;

- минимизированы масса и габаритные размеры устройства вследствие отсутствия металлической рамы и катушки в качестве несущих элементов для кабелей;

- минимизированы затраты времени на применения устройства, так как устройство разворачивается космонавтами одновременно в обе стороны; как следствие, минимизированы энерготраты космонавтов, время их пребывания в открытом космосе, чем снижаются уровни риска для жизнедеятельности космонавта;

- безопасность скафандра и объектов внешнего оборудования при контактах с устройством обеспечена отсутствием в устройстве металлической конструкции, острых углов, кромок, при этом кабели в процессе транспортировки и прокладки защищены от повреждения в процессе транспортировки и прокладки полотнищем из эластичного материала;

- отсутствуют технологические отходы, так как все составные части устройства использованы по прямому технологическому назначению - для транспортировки прокладки кабелей.

Литература

1. О.С. Цыганков. Трудовая деятельность в безопорном пространстве. «Полет», №3, 2012, с.3-12.

2. Патент RU №2077101, МПК7: H02G 11/02.

3. Патент RU №2296405, МПК7: H02G 11/02.

1. Устройство для транспортировки и прокладки кабелей на внешней поверхности космического объекта космонавтом в скафандре, содержащее несущий элемент для размещения кабелей, отличающееся тем, что несущий элемент выполнен в виде полотнища из эластичного материала, на одной стороне которого продольно закреплены кабели, на противоположной стороне полотнища установлены мягкие ручки и средство фиксации устройства на поверхности объекта, полотнище в транспортном состоянии свернуто с концов к его середине в виде спиральных свитков, при этом посредством легкоразъемных соединителей витки спирали в спиральных свитках скреплены между собой последовательно, а спиральные свитки в транспортном состоянии скреплены между собой в блок.

2. Способ эксплуатации устройства для транспортировки и прокладки кабелей на внешней поверхности космического объекта, отличающийся тем, что устройство в транспортном состоянии в виде блока спиральных свитков фиксируется на поверхности объекта в середине планируемой кабельной трассы, космонавты за ручки, раскатывая в разные стороны полотнище из эластичного материала, разрушают легкоразъемные соединители и разворачивают свитки в разные стороны на полную длину полотнища.