RU2770387C1 - Engineering moon machine and method for its operation - Google Patents
Engineering moon machine and method for its operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2770387C1 RU2770387C1 RU2021123355A RU2021123355A RU2770387C1 RU 2770387 C1 RU2770387 C1 RU 2770387C1 RU 2021123355 A RU2021123355 A RU 2021123355A RU 2021123355 A RU2021123355 A RU 2021123355A RU 2770387 C1 RU2770387 C1 RU 2770387C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacesuit
- machine
- engineering
- semi
- built
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/16—Extraterrestrial cars
Abstract
Description
Группа изобретений относится к космической технике, а именно инженерным машинам, предназначенных для эксплуатации в природных условиях Луны и других небесных тел, имеющих твердую поверхность.SUBSTANCE: group of inventions relates to space technology, namely, engineering machines intended for operation in the natural conditions of the Moon and other celestial bodies having a solid surface.
Активно декларируемый в научной печати и СМИ тренд в развитии мировой космической деятельности - это Луна, ее исследование, освоение, научная и хозяйственная эксплуатация в качестве седьмого континента планеты Земля. Для достижения этой цели человечеству необходимо научиться жить и работать на Луне.The trend actively declared in the scientific press and the media in the development of world space activities is the Moon, its exploration, development, scientific and economic exploitation as the seventh continent of the planet Earth. To achieve this goal, humanity must learn to live and work on the moon.
Обустройство доставленных с Земли или сооружаемых на Луне обитаемых объектов станет перспективной и неизбежной задачей при развертывании лунной базовой станции.The arrangement of habitable objects delivered from the Earth or being built on the Moon will become a promising and inevitable task when deploying a lunar base station.
Процессу строительства предшествуют работы по подготовке строительной площадки и нулевого цикла. В условиях горнотехнической обстановки на Луне, при планировании строительной площадки потребуется удаление в отвал крупных камней, отсыпку или срезку элементов микрорельефа, кратерных валов, закладку траншей и котлованов, обваловку и грунтозащиту объектов.The construction process is preceded by work on the preparation of the construction site and the zero cycle. Under the conditions of the mining and technical situation on the Moon, when planning a construction site, it will be necessary to remove large stones into a dump, dump or cut off microrelief elements, crater ramparts, lay trenches and pits, embankment and soil protection of objects.
Для разработки грунтов на Луне будут создаваться технологии и инженерные машины, адекватные строительным задачам и природным условиям Луны. Вместе с тем, анализируется практика землеустройства и опыт эксплуатации инженерных машин на Земле, а также проекты-предшественники в качестве критериев для выбора облика инженерных машин для гипогравитационного пространства.For the development of soils on the Moon, technologies and engineering machines will be created that are adequate to the construction tasks and natural conditions of the Moon. At the same time, the practice of land management and the experience of operating engineering machines on Earth, as well as predecessor projects, are analyzed as criteria for choosing the appearance of engineering machines for hypogravitational space.
Известна лунная инженерная машина, содержащая четырехколесное специальное силовое шасси, на котором размещается герметизированная, теплоизолированная кабина с люком-лазом, иллюминаторами обзора, прожекторами и телекамерами, с пультом управления, блоками отдельных систем (жизнеобеспечения, дистанционного управления), рассчитанная на работу в ней одного космонавта-оператора без скафандра, при этом включающая в себя комплекс навесного оборудования: бульдозерный отвал, подъемный кран, бур, манипулятор и др. с электромеханическими приводами, с энергопитанием от специального двигателя внутреннего сгорания, работающего на компонентах ракетного топлива. (http://gagarin.energia.ru/past-future/267-iz-arkhiva-sozdanie-zaryvayushchejsya-lunn). Прототип.A well-known lunar engineering vehicle contains a four-wheeled special power chassis, which houses a sealed, heat-insulated cabin with a manhole, viewing windows, spotlights and cameras, with a control panel, blocks of individual systems (life support, remote control), designed to work in it alone cosmonaut-operator without a spacesuit, while including a set of attachments: a bulldozer blade, a crane, a drill, a manipulator, etc. with electromechanical drives, powered by a special internal combustion engine running on rocket fuel components. (http://gagarin.energia.ru/past-future/267-iz-arkhiva-sozdanie-zaryvayushchejsya-lunn). Prototype.
Способ использования известной лунной инженерной машины заключается в том, что машину размещают в гараже жилого отсека лунной станции, космонавт из мастерской через люк-лаз переходит в кабину машины, выезжает из гаража через откидываемую дверь, которая служит одновременно трапом (пандус), после выполнения работ вводят машину по трапу в гараж, закрывают трап-дверь, через люк-лаз оператор переходит в мастерскую. (http://gagarin.energia.ru/past-future/267-iz-arkhiva-sozdanie-zaryvayushchejsya-lunn). Прототип.The method of using the well-known lunar engineering vehicle is that the vehicle is placed in the garage of the living compartment of the lunar station, the astronaut from the workshop passes through the manhole into the cabin of the vehicle, leaves the garage through the hinged door, which simultaneously serves as a ladder (ramp), after completing work they enter the car along the ladder into the garage, close the ladder door, the operator goes through the manhole into the workshop. (http://gagarin.energia.ru/past-future/267-iz-arkhiva-sozdanie-zaryvayushchejsya-lunn). Prototype.
Рассмотрим основные факторы, формирующие устройство инженерной машины.Consider the main factors that shape the design of an engineering machine.
Для упомянутых выше видов грунторазработки существует и эксплуатируется парк разноцелевых инженерных подвижных машин, оснащенных специальными агрегатами: бульдозер, скрепер, грейдер, экскаватор и др.For the types of soil development mentioned above, there is and is operated a fleet of multi-purpose engineering mobile machines equipped with special units: a bulldozer, a scraper, a grader, an excavator, etc.
Представляется целесообразным использовать принцип базового тягача с комплектом сменного оборудования, о чем пишут и что предлагают специалисты общего профиля.It seems expedient to use the principle of a basic tractor with a set of interchangeable equipment, which is what general specialists write about and offer.
Однако работа по перемонтажу на тягаче агрегатов и рабочих органов в лунных условиях оценивается как трудновыполнимая: пока не приходится рассчитывать на то, что на ранних этапах освоения Луны эта работа будет выполняться в гермоизолированном ангаре, с нормальной атмосферой и температурой, опытным механиком в спецовке, а не космонавтом в наддутом скафандре.However, the work of remounting units and working parts on a tractor in lunar conditions is estimated as difficult: for the time being, one cannot count on the fact that in the early stages of the exploration of the Moon this work will be carried out in a hermetically sealed hangar, with a normal atmosphere and temperature, by an experienced mechanic in overalls, and not an astronaut in an inflated space suit.
Поэтому следует стремиться к созданию моноблочной многофункциональной инженерной машины, в исходной своей конфигурации способной обеспечивать выполнение всех операций в потоке заданного техпроцесса, т.е. машины с встроенными агрегатами грунторазработки.Therefore, one should strive to create a monoblock multifunctional engineering machine, in its initial configuration capable of ensuring the execution of all operations in the flow of a given technical process, i.e. machines with built-in digging units.
Тип движителя является одним из характерных признаков землеройно-транспортных машин. Широко распространены гусеничные и колесные движители. Менее известны шагающие, колесно-шагающие, прыгающие и др. (http://epizodyspace.ru/bibl/ziv/1991/5/planetoh.html). Движитель инженерной машины должен обладать опорный проходимостью и устойчивостью, профильной проходимостью, высокими сцепными свойствами с различными грунтами, надежностью и ремонтопригодностью.The type of mover is one of the characteristic features of earth-moving machines. Caterpillar and wheel propellers are widespread. Less well known are walking, wheel-walking, jumping, etc. (http://epizodyspace.ru/bibl/ziv/1991/5/planetoh.html). The mover of an engineering vehicle must have a reference cross-country ability and stability, cross-sectional cross-country ability, high coupling properties with various soils, reliability and maintainability.
Гусеничное ходовое оборудование обеспечивает более равномерное распределение давления на грунт, хорошую устойчивость при работе, высокую проходимость и сцепление с грунтом, большое тяговое усилие.Caterpillar undercarriage provides a more even distribution of pressure on the ground, good stability during operation, high cross-country ability and adhesion to the ground, high traction.
Недостатки гусеничного хода: малые транспортные скорости, сложность конструкции, большая масса ходового оборудования (30…40% массы машины), значительный износ звеньев гусеницы.Disadvantages of caterpillars: low transport speeds, design complexity, large mass of undercarriage (30 ... 40% of the mass of the machine), significant wear of caterpillar links.
Колесное ходовое оборудование обеспечивает маневренность и мобильность, высокую транспортную и рабочую скорости, мягкость хода, сравнительно более простую конструкцию, высокую износостойкость, транспортирование грунта на большие расстояния (меньшую утомляемость оператора при непосредственном управлении).Wheeled undercarriage provides maneuverability and mobility, high transport and working speeds, smooth running, relatively simpler design, high wear resistance, soil transportation over long distances (less operator fatigue with direct control).
Недостатки колесных машин: относительное большое удельное давление на грунт, меньший, чем у гусеничных машин коэффициент сцепления с грунтом (возможна пробуксовка колес на участках подъема).Disadvantages of wheeled vehicles: relatively large specific pressure on the ground, lower than that of tracked vehicles, the coefficient of adhesion to the ground (wheel slip is possible in the lifting areas).
Многоосность при полноприводности колес является эффективным средством обеспечения вездеходности (проходимости) транспортных средств благодаря снижению нагрузки на ось (колесо) и рассредоточению полной массы транспортного средства по многим колесам на большой опорной площади. Отечественный «Луноход-1» был оснащен восемью мотор-колесами с независимой подвеской каждого. Легкий металлический каркас колес был обтянут по рабочей поверхности металлической сеткой с грунтозацепами. Такое решение ходовой части оказалось рациональным и достаточным для легкого исследовательского аппарата. (И.И. Черкасов, В.В. Швырев. Грунтоведение Луны. Издательство "Наука". Москва. 1979. С. 85, 86).Multi-axle with all-wheel drive wheels is an effective means of ensuring all-terrain (cross-country) vehicles by reducing the load on the axle (wheel) and dispersing the total mass of the vehicle over many wheels on a large bearing area. Domestic "Lunokhod-1" was equipped with eight motor-wheels with independent suspension each. The light metal frame of the wheels was covered over the working surface with a metal mesh with lugs. This decision of the chassis turned out to be rational and sufficient for a light research vehicle. (I.I. Cherkasov, V.V. Shvyrev. Ground science of the Moon. Nauka Publishing House. Moscow. 1979. P. 85, 86).
Однако, анализ данных о движении «Лунохода-1» показал, что коэффициент проскальзывания колес на горизонтальных участках трассы достигал 15%, на склонах кратеров этот коэффициент увеличивался до 20-30%, а удельно свободная тяга изменялась от 20 до 41% собственного веса аппарата на Луне (И.И. Черкасов, В.В. Швырев. Грунтоведение Луны. Издательство "Наука". Москва. 1979. С. 88), что неприемлемо для инженерной машины.However, the analysis of the data on the movement of Lunokhod-1 showed that the coefficient of wheel slip on the horizontal sections of the route reached 15%, on the slopes of craters this coefficient increased to 20-30%, and the specific free thrust varied from 20 to 41% of the vehicle's own weight. on the Moon (I.I. Cherkasov, V.V. Shvyrev. Soil science of the Moon. Nauka Publishing House. Moscow. 1979. P. 88), which is unacceptable for an engineering machine.
Ключевой вопрос, на который необходим ответ и принятие соответствующего решения при создании инженерной луномашины: оснащать ли луномашину герметичной кабиной для экипажа или доверить непосредственное и дистанционное управление при движении и реализации ее технологического предназначения космонавту, снаряженному в скафандр?The key question that needs to be answered and an appropriate decision needs to be made when creating an engineering lunar machine: should the lunar machine be equipped with a pressurized cabin for the crew, or should an astronaut dressed in a spacesuit be entrusted with direct and remote control during movement and implementation of its technological mission?
Отличительные свойства гермокабины: комфортные условия для экипажа и умеренные энерготраты; продолжительность рабочей смены может превышать временные ресурсы эксплуатации скафандра без подзарядки; достаточный обзор обрабатываемого участка поверхности; наличие системы стыковки и внутреннего перехода облегчает сообщение с базовым модулем.Distinctive features of the pressurized cabin: comfortable conditions for the crew and moderate energy consumption; the duration of the work shift may exceed the temporary resources of the spacesuit operation without recharging; sufficient overview of the treated surface area; the presence of a docking system and an internal transition facilitates communication with the base module.
Гермокабина должна содержать систему жизнеобеспечения, а также, на случай отказа ходовой части, шлюзовой отсек, систему шлюзования, герметичный выходной люк и скафандры - для возможности возвращения к базовому модулю пешим переходом. При сбоях, неисправности системы шлюзования, спасение экипажа может быть обеспечено только наличием в составе базовой станции мобильного аппарата-спасателя со стыковочным агрегатом. При отсутствии такового ситуация расценивается как катастрофическая.The pressurized cabin must contain a life support system, as well as, in case of failure of the undercarriage, an airlock compartment, an airlock system, an airtight exit hatch and spacesuits - to be able to return to the base module on foot. In case of failures, malfunctions of the airlock system, crew rescue can only be ensured by the presence of a mobile rescue apparatus with a docking unit as part of the base station. In the absence of such a situation is regarded as catastrophic.
Инженерная луномашина, не содержащая гермокабину и сопутствующих систем и агрегатов, характеризуется более высоким уровнем безотказности и надежности.An engineering moon machine that does not contain a pressurized cabin and related systems and units is characterized by a higher level of reliability and reliability.
Учитывая опыт внекорабельной деятельности экипажа на орбитальных станциях, можно заключить, что инженерная луномашина, не содержащая гермокабины, управляемая космонавтом в скафандре, является рациональным вариантом комплектации для начального периода освоения Луны (О.С. Цыганков. Концепция трудовой деятельности в гипогравитационном пространстве Луны. Воздушно-космическая сфера. №4 (105) 2020 г.).Taking into account the experience of extravehicular activities of the crew at orbital stations, it can be concluded that an engineering lunar machine that does not contain a pressurized cabin, controlled by an astronaut in a spacesuit, is a rational configuration option for the initial period of lunar exploration (O.S. Tsygankov. The concept of labor activity in the hypogravitational space of the Moon. Aerial - space sphere No. 4 (105) 2020).
Оператор в скафандре, находясь на посту управления, получает максимально возможный визуальный контакт с окружающим ландшафтом. Член экипажа может, без промежуточных процедур (например, шлюзования), перейти на грунт, осмотреть фронт работы, оценить состояние грунта, корректировать управляющие действия оператора луномашины. Данный грунторазделочный комплекс содержит автономный пульт для дистанционного управления, который можно задействовать, находясь вблизи разрабатываемого участка поверхности. Исключается необходимость стыковаться с базовым модулем, который может быть заглублен и обвалован реголитом. При отказе ходовой части без потери времени можно начинать пеший переход космонавтов к базовому модулю.The operator in a spacesuit, being at the control post, receives the maximum possible visual contact with the surrounding landscape. A crew member can, without intermediate procedures (for example, locking), go to the ground, inspect the work area, assess the state of the ground, and correct the control actions of the lunar machine operator. This soil-cutting complex contains an autonomous remote control panel that can be used while being close to the surface area being developed. Eliminates the need to dock with the base module, which can be buried and lined with regolith. If the undercarriage fails, the cosmonauts can start walking to the base module without loss of time.
Размещение членов экипажа на платформе инженерной машины в процессах перемещения, циклического функционирования рабочих органов, на неровностях поверхности с песчано-пылевым слоем, покрывающим скально-обломочные россыпи и валунные включения, сопряжено с воздействием на членов экипажа разнонаправленных и разновеликих нагрузок. Безопасность экипажа мобильных технических средств обеспечивается известными средствами: ремни безопасности в автомобиле, привязные системы в авиации, системы фиксации в космической технике.The placement of crew members on the platform of an engineering vehicle in the processes of movement, cyclic functioning of working bodies, on uneven surfaces with a sand-dust layer covering rock-detrital placers and boulder inclusions, is associated with the impact on crew members of multidirectional and different-sized loads. The safety of the crew of mobile technical means is ensured by known means: seat belts in a car, harness systems in aviation, fixation systems in space technology.
Известен Rover (Lunar Roving vechicle), оснащенный креслами для астронавтов в мягких скафандрах с мягкой оболочкой, с сидениями и спинками из нейлона и полосами клейкого материала на спинке для фиксации ранца жизнеобеспечения, и привязными ремнями из ребристого нейлона (Космонавтика. Главный редактор В.П. Глушко. Москва. Издательство «Советская энциклопедия. 1985. С. 227).Known Rover (Lunar Roving vechicle), equipped with seats for astronauts in soft spacesuits with a soft shell, with seats and backs made of nylon and strips of adhesive material on the back to fix the life support pack, and ribbed nylon seat belts (Cosmonautics. Editor-in-Chief V.P. Glushko, Moscow, Soviet Encyclopedia Publishing House, 1985, p. 227.
Ожидаемо, что оператор инженерной луномашины будет облачен в отечественный полужесткий скафандр типа «Кречет-94» или конструктивно близкий «Орлан». Исходя из конфигурации упомянутых скафандров, очевидно, что положение «сидя» неприемлемо, так как наспинный ранец и присоединенный к нему контейнер с оборудованием расположены таким образом, что блокируют ту часть тела человека, на которую обычно садятся (И.П. Абрамов и др. Космические скафандры России. ОАО НП «Звезда». Москва. 2005. С. 118-159).It is expected that the operator of the engineering lunar machine will be dressed in a domestic semi-rigid suit of the Krechet-94 type or a structurally similar Orlan. Based on the configuration of the mentioned spacesuits, it is obvious that the “sitting” position is unacceptable, since the dorsal satchel and the container with equipment attached to it are located in such a way that they block that part of the human body that they usually sit on (I.P. Abramov et al. Space suits of Russia, OAO NP Zvezda, Moscow, 2005, pp. 118-159).
Известна система амортизации и фиксации (САФ) космонавта в полужестком скафандре, реализованная на отечественном лунном корабле (ЛК). Управление процессом прилунения выполнимо при обзоре нижней полусферы, т.е. смотреть нужно вперед-вниз, что осуществимо только из положения «стоя». САФ представляла собой шарнирно-стержневую структуру, охватывающую часть скафандра от пояса до ботинок (В.М. Филин. Притяжение Луны. Москва. Лотос.2005. С. 40, 53), которая позволяла выполнить только наклон вперед из вертикального положения и обратно на 15°. САФ лунного корабля по своим жесткостным характеристикам избыточна для фиксации оператора на посту управления инженерной луномашины.Known system of depreciation and fixation (SAF) astronaut in a semi-rigid suit, implemented on the domestic lunar spacecraft (LK). The control of the landing process is feasible when surveying the lower hemisphere, i.e. you need to look forward and down, which is feasible only from a standing position. The SAF was a hinged-rod structure covering part of the spacesuit from the waist to the boots (V.M. Filin. Lunar Attraction. Moscow. Lotos. 15°. The PAF of the lunar spacecraft, in terms of its rigidity, is redundant for fixing the operator at the control station of the engineering lunar vehicle.
Известна проблема поддержания устойчивости тела космонавта относительно вертикали в условиях лунной гипогравитации. Сущность задачи удержания равновесия человека в положении «стоя» заключается в приведении проекции центра тяжести тела на поверхность опоры, определяемую площадью стоп и поверхностью между ними, откуда следует, что стопы должны занимать определенное положение (О.С. Цыганков. Луна в ракурсе человеческого фактора. Полет 11. 2007. С. 16 - 23).The problem of maintaining the stability of the astronaut's body relative to the vertical under conditions of lunar hypogravity is known. The essence of the task of maintaining the balance of a person in the “standing” position is to bring the projection of the center of gravity of the body onto the support surface, determined by the area of the feet and the surface between them, from which it follows that the feet must occupy a certain position (O.S. Tsygankov. The moon in the perspective of the
Площадка с элементами фиксации ботинок определяющая положение стоп, систематически используется в космической технике. Отсутствие подвижных частей, пружин, защелок объясняет ее надежность, безотказность и эргономичность (О.С. Цыганков. Трудовая деятельность в безопорном пространстве. Полет 3. 2002. С. 3-12).A platform with elements for fixing shoes that determines the position of the feet is systematically used in space technology. The absence of moving parts, springs, latches explains its reliability, reliability and ergonomics (O.S. Tsygankov. Labor activity in an unsupported space.
В отличие от условий микрогравитации, при 0,16g целесообразно снижать нагрузка от веса скафандра на космонавта, перекладывая ее, хотя бы частично, на конструкцию создаваемого объекта.In contrast to microgravity conditions, at 0.16g it is advisable to reduce the load from the weight of the suit on the astronaut, shifting it, at least partially, to the design of the created object.
Задачей группы изобретений является создание инженерной машины, обеспечивающей продуктивность и безопасность деятельности космонавтов, облаченных в полужесткие скафандры, по технической разработке грунтов на поверхности Луны.The task of the group of inventions is to create an engineering machine that ensures the productivity and safety of the activities of cosmonauts dressed in semi-rigid space suits in the technical development of soils on the surface of the moon.
Техническим результатом группы изобретений является обеспечение продуктивной и безопасной деятельности космонавтов в полужестких скафандрах по технической разработке грунтов на поверхности Луны.The technical result of the group of inventions is to ensure the productive and safe activities of cosmonauts in semi-rigid space suits for the technical development of soils on the surface of the moon.
Технический результат изобретения достигается тем, что инженерная луномашина, содержащая несущий ферменный каркас, ходовую часть, пульт и блоки управления, оборудование строительно-землеройного назначения, отличающаяся тем, что в нее введены гусенично-колесные модули с возможностью трансформирования их в колесные движители, настил, при этом оборудование строительно-землеройного назначения выполнено встроенным в ферменный каркас так, что на одной его оконечности встроена стрела с экскаваторным ковшом и бульдозерный отвал, на другой - рыхлитель, стойки с поручнями и автономные портативные пульты для непосредственного и дистанционного управления, площадки фиксации со средствами закрепления ботинок скафандра, полужесткий упор под ранец скафандра космонавта, узел фиксации и амортизации космонавта в полужестком скафандре под избыточным давлением в положении «стоя», состоящий из магнитного фиксатора, выполненного в виде кольцевого магнита, винтовой пружины, прикрепленной одной оконечностью к стойке, другой - к сферическому ярму посредством резьбовых втулок, причем пружина помещена в тканевый чехол, закрепленный на концах бандажами, а приемное гнездо с кольцевым магнитом установлено на поясном силовом шпангоуте полужесткого скафандра, в каркас встроены боксы для аккумуляторной батареи, приборов управления, связи, средств оказания помощи и вспомогательных инструментов.The technical result of the invention is achieved by the fact that an engineering moon machine containing a supporting truss frame, a running gear, a console and control units, equipment for construction and earth-moving purposes, characterized in that caterpillar-wheel modules are introduced into it with the possibility of transforming them into wheel propellers, flooring, at the same time, the equipment for construction and earth-moving purposes is built-in into the truss frame so that at one of its ends an boom with an excavator bucket and a dozer blade are built-in, at the other end there is a ripper, racks with handrails and autonomous portable consoles for direct and remote control, fixation platforms with means fastening of spacesuit boots, a semi-rigid stop under the cosmonaut's spacesuit satchel, an assembly for fixing and damping an astronaut in a semi-rigid spacesuit under excessive pressure in the "standing" position, consisting of a magnetic lock made in the form of an annular magnet, a helical spring attached at one end to the rack, the other - to the spherical yoke by means of threaded bushings, and the spring is placed in a fabric case, fixed at the ends with bandages, and the receiving socket with an annular magnet is installed on the waist power frame of the semi-rigid spacesuit, boxes for the battery, control devices, communications are built into the frame, aids and supportive tools.
Технический результат изобретения достигается тем, что способ эксплуатации инженерной луномашины заключается в том, что космонавты, в полужестких скафандрах занимают рабочие места на луномашине, устанавливают автономные пульты управления на стойках в зависимости от производственных задач, закрепляют ботинки скафандров на площадках, стыкуют к скафандрам узлы фиксации; при необходимости космонавт освобождается от закрепления ботинок скафандра, с портативным пультом переходит на грунт и управляет процессом разработки грунтов: очистку и планирование площадки производят с использованием бульдозерного отвала при движении машины; рыхление осуществляют использованием тягового усилия машины; копание экскаватором типа «обратная лопата» осуществляют движением ковша вниз в направлении к машине; стрелу с ковшом используют в качестве подъемного крана-манипулятора.The technical result of the invention is achieved by the fact that the method of operating an engineering lunar machine consists in the fact that astronauts, in semi-rigid spacesuits, take jobs on the lunar machine, install autonomous control panels on racks, depending on production tasks, fix spacesuit boots on the platforms, dock fixation nodes to spacesuits ; if necessary, the cosmonaut is freed from fixing the spacesuit boots, with a portable remote control goes to the ground and controls the process of excavation of the ground: cleaning and planning of the site is carried out using a bulldozer blade while the machine is moving; loosening is carried out using the traction force of the machine; digging with a backhoe excavator is carried out by moving the bucket down towards the machine; an arrow with a bucket is used as a crane-manipulator.
Предлагаемые технические решения обоснованы следующим образом.The proposed technical solutions are justified as follows.
1. Комплект встроенных агрегатов для грунторазработки обеспечивает выполнение задач, представимых для начального этапа разворачивания лунной базовой станции, исключает необходимость перемонтажа, замены агрегатов в условиях открытого космоса.1. A set of built-in aggregates for soil excavation ensures the fulfillment of tasks that can be imagined for the initial stage of the deployment of a lunar base station, eliminates the need for remounting, replacing units in open space conditions.
2. Гусенично-колесные модульные движители (http://epizodyspace.ru/bibl/ziv/1991/5/planetoh.html) обладают положительными свойствами гусеничных и колесных движителей, отличаются большими контактом с грунтом, являются предпочтительными при строительных, грунторазделочных работах, обладают высокой опорной и профильной проходимостью и устойчивостью. Такие движители высоконадежны и ремонтопригодны. Ведущим в модуле является одно мотор-колесо. В предлагаемом варианте гусеничная цепь состоит из кованых звеньев, обладающих высокой прочностью и износостойкостью, к которым крепятся траки-грунтозацепы (excellent-moto.ru). В цепь включается до 4-х разъемных звеньев, что позволяет заменять в цепи отдельные участки. Гусенично-колесные модули, при необходимости могут быть трансформированы в колесные движители.2. Caterpillar-wheeled modular propellers (http://epizodyspace.ru/bibl/ziv/1991/5/planetoh.html) have the positive properties of caterpillar and wheeled propellers, are distinguished by large contact with the ground, are preferred for construction, soil-cutting works, possess high basic and profile passability and stability. Such propellers are highly reliable and maintainable. Leading in the module is one motor-wheel. In the proposed version, the caterpillar chain consists of forged links with high strength and wear resistance, to which lugs are attached (excellent-moto.ru). The chain includes up to 4 detachable links, which allows you to replace individual sections in the chain. Tracked-wheel modules, if necessary, can be transformed into wheel propellers.
3. Управление инженерной луномашиной космонавтом в скафандре расширяет возможности ее эксплуатации, повышает оперативность применения, позволяет космонавту совмещать разные виды трудовой деятельности в течение рабочей смены (например, выполнить дополнительную разметку поверхности); несоизмеримое повышение надежности и безотказности в сравнении с гермокабиной; исключение катастрофической опасности при отказе ходовой части.3. The control of an engineering lunar machine by an astronaut in a spacesuit expands the possibilities of its operation, increases the efficiency of its use, allows the astronaut to combine different types of labor activity during a work shift (for example, to perform additional surface marking); disproportionate increase in reliability and non-failure operation in comparison with pressurized cabin; exclusion of catastrophic danger in case of suspension failure.
4. Узел и площадка фиксации обеспечивают надежное и достаточно гибкое закрепление космонавта в естественном для полужесткого скафандра положении «стоя», созданы условия для быстродействия при фиксации/расфиксации, высвобождаются руки для других манипуляций.4. The fixation unit and platform provide reliable and sufficiently flexible fixation of the cosmonaut in the “standing” position natural for a semi-rigid spacesuit, conditions for fast response during fixation/unfixation are created, and hands are freed for other manipulations.
5. Предусмотрен упор, на который космонавт может опереть ранец скафандра и частично снизить нагрузку от его веса.5. An emphasis is provided on which the astronaut can rest the spacesuit satchel and partially reduce the load from its weight.
Устройство инженерной луномашины показано на фигурах 1-4:The engineering lunar machine device is shown in figures 1-4:
На фигуре 1 - конструктивно-компоновочная схема.The figure 1 - structural layout.
На фигуре 2 - вид по стрелке А.Figure 2 is a view along arrow A.
На фигуре 3 - узел фиксации и амортизации.Figure 3 shows a fixation and cushioning assembly.
На фигуре 4 - гусенично-колесный модуль (excellent-moto.ru).Figure 4 shows the caterpillar-wheel module (excellent-moto.ru).
Обозначения на фигурах:Designations on the figures:
1 - ферменный каркас1 - truss frame
2, 3, 4, 5 - гусенично-колесный модуль2, 3, 4, 5 - caterpillar-wheel module
6 - стрела6 - arrow
7 - экскаваторный ковш7 - excavator bucket
8 - бульдозерный отвал8 - dozer blade
9 - рыхлитель 10, 11 - пульт9 -
12, 13, 41, 42 - узел фиксации и амортизации12, 13, 41, 42 - fixation and shock absorption unit
14 -кольцевой магнит;14 - ring magnet;
15 - винтовая пружина15 - helical spring
16 - ярмо16 - yoke
17, 18 - резьбовая втулка17, 18 - threaded sleeve
19, 20 - площадка фиксации ботинок19, 20 - shoe fixing platform
21 - силовой шпангоут21 - power frame
22 - чехол22 - case
23, 24 - бандажи23, 24 - bandages
25, 26, 39, 40 - стойка25, 26, 39, 40 - rack
27, 28, 29, 30 - упор под ранец скафандра27, 28, 29, 30 - emphasis under the spacesuit satchel
31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 - поручень31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 - handrail
43 - настил43 - flooring
44 - аккумуляторно-приборный бокс.44 - battery-instrument box.
Инженерная луномашина включает в себя несущий ферменный каркас 1 (фиг 1, 2), выполненный из трубчатых стержней и распорок (например, труба катанная 25×1, АМг-2 ОСТ1 92002-83); ходовую часть, пульт и блоки управления, оборудование строительно-землеройного назначения, при этом в нее введены гусенично-колесные модули 2, 3, 4, 5 (фиг.4; excellent-moto.ru), с возможностью трансформирования в колесные движители, настил 43 (например, рифленый алюминиевый лист 1, 5 АМг-5 ГОСТ 21631-76), оборудование строительно-землеройного назначения выполнено встроенным в ферменный каркас 1 так, что на одной его оконечности встроена стрела 6 с экскаваторным ковшом 7 (Новый политехнический словарь. Главный редактор А.Ю. Ишлинский. Москва. Научное издательство «Большая Российская энциклопедия. 2000. С. 336) и бульдозерный отвал 8 (Большая Советская энциклопедия. Москва. Издательство Советская энциклопедия. Главный редактор A.M. Прохоров. 1971 г.; Т. 4; С. 107); на другой оконечности - рыхлитель 9 (БСЭ. Т. 22; С. 455), стойки 25, 26, 39, 40 с поручнями 31 - 38 и автономные портативные пульты управления 10, 11 для непосредственного и дистанционного управления, площадки фиксации со средствами закрепления ботинок скафандра 19, 20 космонавта (О.С.Цыганков. Трудовая деятельность в безопорном пространстве. Полет 3. 2012. С. 3-12); полужесткий упор под ранец скафандра 27, 28, 29, 30 (фенолоформальдегидный пенопласт ФФ-20 СТУ 14/07-419-63); узел фиксации и амортизации 12, 13, 41, 42 (фиг. 3) космонавта в полужестком скафандре под избыточным давлением в положении "стоя", состоящий из магнитного фиксатора, выполненного в виде кольцевого магнита 14 (О.С. Цыганков. Магнит в невесомости. Полет 1. 2010. С. 30-35), винтовой пружины 15 (например, проволока 2-Т-12Х18Н10Т, ГОСТ 18143-72), прикрепленный одной оконечностью к стойке 25, 26, 39, 40, другой оконечностью - к сферическому ярму 16 посредством резьбовых втулок 17, 18 (htt:/mash/XXLinfo/546872), причем пружина 15 помещена в тканевый чехол 22 (например, ткань ТТА-2, артикул 86165-04, ТУ 8288-039-172778575-2015), закрепленный на концах бандажами 23, 24 (нитки швейные полиамидные, ТУ 8147-016-0513 8074-0104), а приемное гнездо с кольцевым магнитом 14 установлено на поясном силовом шпангоуте полужесткого скафандра 21 (Абрамов И.П. Космические скафандры России. ОАО НПО "Звезда". Москва. 2005. С. 123), в каркас 1 встроены боксы 44 для аккумуляторной батареи, приборов управления, связи, средств оказания первой помощи и вспомогательных инструментов.The engineering moon machine includes a supporting truss frame 1 (FIGS. 1, 2) made of tubular rods and spacers (for example, rolled
Способ эксплуатации инженерной луномашины заключается в том, что космонавты в полужестких скафандрах занимают рабочие места на луномашине, устанавливают автономные пульты управления 10, 11 на стойках 25, 26, 39, 40 в зависимости от производственных задач, закрепляют ботинки скафандров на площадках 19, 20, стыкуют к скафандрам узлы фиксации 12, 13, 41, 42; при необходимости космонавт, освобождается от закрепления ботинок скафандра 19, 20, с портативным пультом 10, 11 переходит на грунт, управляет процессом разработки грунтов: очистку и планирование площадки производят с использованием бульдозерного отвала 8 при движении машины; рыхление осуществляют рыхлителем 9 за счет тягового усилия машины; копание экскаватором типа «обратная лопата» осуществляют движением ковша 7 вниз в направлении к машине; стрелу 6 с ковшом 7 используют в качестве подъемного крана-манипулятора, например, для удаления крупных камней.The way to operate the engineering lunar machine is that the cosmonauts in semi-rigid spacesuits take their jobs on the lunar machine, install
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123355A RU2770387C1 (en) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | Engineering moon machine and method for its operation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123355A RU2770387C1 (en) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | Engineering moon machine and method for its operation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2770387C1 true RU2770387C1 (en) | 2022-04-15 |
Family
ID=81212525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021123355A RU2770387C1 (en) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | Engineering moon machine and method for its operation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2770387C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5697108A (en) * | 1996-09-30 | 1997-12-16 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Suitlock docking mechanism |
JP2001080596A (en) * | 1999-09-13 | 2001-03-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Automated guided probing vehicle |
RU2283467C1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро транспортного машиностроения | Engine track vehicle on base tank chassis |
RU2739648C1 (en) * | 2020-07-24 | 2020-12-28 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | System for provision of external activities of astronaut operators and method of its operation |
-
2021
- 2021-08-05 RU RU2021123355A patent/RU2770387C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5697108A (en) * | 1996-09-30 | 1997-12-16 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Suitlock docking mechanism |
JP2001080596A (en) * | 1999-09-13 | 2001-03-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Automated guided probing vehicle |
RU2283467C1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро транспортного машиностроения | Engine track vehicle on base tank chassis |
RU2739648C1 (en) * | 2020-07-24 | 2020-12-28 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | System for provision of external activities of astronaut operators and method of its operation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Benaroya et al. | Engineering, design and construction of lunar bases | |
Zakrajsek et al. | Exploration rover concepts and development challenges | |
Benaroya et al. | Engineering of lunar bases | |
Austin et al. | Robotic lunar surface operations 2 | |
CN110002006A (en) | A kind of four crawler type lunar rover devices for assisting astronaut's operation and building lunar base | |
Mueller et al. | A review of extra-terrestrial mining robot concepts | |
RU2770387C1 (en) | Engineering moon machine and method for its operation | |
Cohen | Mobile Lunar and Planetary Base Architectures | |
Thangavelautham et al. | Modeling excavation, site preparation, and construction of a lunar mining base using robot swarms | |
Cohen | Mobile lunar base concepts | |
Howe et al. | High-capacity ATHLETE Offloader Mobility Constructor Concept for Human Planetary Surface Exploration | |
Howard et al. | Surface Transportation of the Common Habitat from Lander to Habitation Zone | |
Howe et al. | Deployable Extravehicular Activity Platform (DEVAP) for Planetary Surfaces | |
Thangavelu | HALIE: Hybrid Approach to Lunar Inflatables and Erectables | |
Bliss | Status of designs of lunar surface vehicles | |
Vladykin et al. | Hi mobility locomotion systems and board manipulators for nuclear robots application | |
Gruener et al. | Requirements for Planetary Outpost Life-Support Systems and the Possible Use of In Situ Resources | |
Collins et al. | Conceptual design of a mars surface Transportation system (MSTS) | |
Bodrova et al. | Space robotics mobile vehicle platforms, their priority tasks and potential usage scenarios to support Russian manned Moon exploration program | |
Thangavelu et al. | MALEO: Modular Assembly in Low Earth Orbit. Prestressed Truss Structure for Lunar Base Design | |
Woodcock | Robotic lunar surface operations: Engineering analysis for the design, emplacement, checkout and performance of robotic lunar surface systems | |
Saprykin et al. | Robots for a detailed study of moon | |
Caruso et al. | Gravity effects on lunar mobility and the human-robotic systems program | |
Bodrero et al. | SelenAres | |
Brazell et al. | Construction Equipment for Lunar Surface Operations |