JP2013180750A - 船外活動用宇宙服、船外活動システム及び宇宙服の着脱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主生命維持装置をカバーに保持した船外活動システムを提供する。
【解決手段】船外活動システムは、ポートを付与する隔壁を有する乗物１０を備える。該隔壁は、内部環境１１と外部環境１３とを隔てる。外部環境は、装着中の状態時において大気圧にさらされるように構成されている。カバー２２は、外周を有し、該外周の一の側がヒンジ式ジョイントにより隔壁の居住側に固定されている。宇宙服は、外部環境において隔壁に支持され、ポートと整列する後方侵入開口部２６を付与するフランジを有する。主生命維持装置１８は、カバー２２に保持され、装着時にはフランジから離間している。主生命維持装置は、ヒンジ式ジョイントを中心に回転し、主生命維持装置がフランジに取り外し可能に接続されている装着後の状態ではフランジと係合するように構成されている。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、宇宙服及び宇宙港に対して侵入及び退出することを目的として使用される乗物ポートインタフェース（スーツポート）に関する。

スーツポートのコンセプトは、従来のエアロックにおいて装着された後方侵入型の宇宙服（スペーススーツ）のコンセプトから発展したものである。結果として、従来の後方侵入型のシステムは、「バックパック」型の携帯生命維持装置（ＰＬＳＳ）を加圧スーツの胴体上部に取り付けるのに必要な全ての機構及び強固なアタッチメント及び圧力シールを付与するためにバックパックをスーツに固定するのに必要な全てのレバー、カム、対応するハードウエアを具備する。後方に搭載された、「バックパック」型の生命維持装置のカバーに対して概して正角をなす乗物をベースとしたハッチと平行して又は連続的に作動される。

スーツポートのコンセプトは、スーツシステムがスーツポートと連結されているときに居住空間の外側圧力シールから汚染物質を外に排除することにある。しかし、装着時又は装着後にスーツポートが開いているときに後方のカバーが露出するため、スーツ及びスーツポートのハッチが連続して開くときには、依然として、居住空間を「バックパック」型の生命維持装置の外面に付着した微粒子や生物学的汚染物質にさらす可能性がある。従来のデザインにおける同時に起こるハッチの作動では、開閉時の２つのヒンジにより、効果的な汚染制御を制限する相対的な作動が生じ得る。また、従来のデザインは、宇宙服に重量が付加される。現在の船外活動（ＥＶＡ）用の宇宙服では耐久性及びより長い耐用年数が向上したが、３００ポンド（約１３６Ｋｇ）又はこれ以上の重量を有する。

一実施例では、船外活動システムは、ポートを付与する隔壁を有し、該隔壁は、宇宙ベース、スペースステーション又は加圧された乗物等の内部環境（居住空間）を外部環境から隔て、外部環境は、装着中の状態時において大気圧にさらされるように構成されている、乗物と、外周を有し、該外周の一の側がヒンジ式ジョイントにより前記隔壁の居住側に固定されているカバーと、外部環境において前記隔壁に支持され、前記ポートと整列する後方侵入開口部を付与するフランジを有する宇宙服と、前記カバーに保持され、装着時にはフランジから離間している主生命維持装置（ＰＬＳＳ）と、を備え、主生命維持装置は、前記ヒンジ式ジョイントを中心に回転し、主生命維持装置がフランジに取り外し可能に接続されている装着後の状態ではフランジと係合するように構成されている。

一実施例では、宇宙服は、後方侵入開口部をもたらすフランジと、前記フランジに配された第１のインターロック装置と、を有する硬質の胴体上部と、前記胴体上部に固定された柔軟な四肢部分と、第２のインターロック装置を有する主生命維持装置（ＰＬＳＳ）と、を備え、第２のインターロック装置は、第１のインターロック装置に接続するように構成されるとともに、装着後の状態時に主生命維持装置を胴体上部に固定するように構成され、第１および第２のインターロック装置が互いに分断されている装着中の状態では、主生命維持装置は、フランジから離間し完全に外れている。

一実施例では、宇宙服を装着又は脱着する方法は、宇宙服搭載型の主生命維持装置を乗物に対して支持するステップと、汚染物質を取り除くため、主生命維持装置と乗物との間のシールされた空間を処理するステップと、を含む。シールされた空間が処理された後、宇宙服から主生命維持装置が切り離される。

宇宙服を装着する前の対象物を概略的に示す図。 宇宙服を装着中の対象物を概略的に示す図。 宇宙服を装着した後の対象物を概略的に示す図。 図１Ｂに示すように、後方侵入開口部を有する宇宙服、乗物及び居住空間内にあるカバー内に保持された主生命維持装置の断面図。 図１Ａに示すように、乗物に対して保持された状態にある主生命維持装置により囲まれた後方侵入開口部を有する宇宙服及び乗物の断面図。 図３Ａに示した円で囲った部分の拡大図。 乗物から外された状態にある宇宙服及び乗物の断面図。 図２に示す主生命維持装置が胴体上部から外れたときの胴体上部システムに対する主生命維持装置の主生命維持装置側を示す図であり、側面図を左側に示し、右図は胴体上部の側から見たものである。 図５Ａと同様であるが、図３Ａ，３Ｂ及び図４に示した胴体上部に取付けられた主生命維持装置における主生命維持装置側のインターロックシステムを示す図。

図１Ａ−１Ｃに、加圧された内部環境１１を含む乗物又は居住環境１０を図示する。一実施例では、乗物１０は、外部環境１３が大気圧をほとんど又は全く有していない低地球軌道、月、小惑星、火星又は深宇宙の探査に適している。宇宙服１２は、乗物又は居住環境１０に一時的に固定されおり、図１Ａに示すように外部環境１３にさらされている。図１Ｂを参照すると、対象者２４は、後方侵入開口部２６から宇宙服（スペーススーツ、以下、単にスーツともいう）１２内へと入り込む。後方侵入開口部２６は、胴体上部１４に設けられ、ポート２０に対して配設される。図１Ｃ及び図４に示すように、宇宙服１２は、乗物１０から外れて、対象者２４が船外活動を行うこと、つまり「ＥＶＡ」に行くことが可能となる。

一実施例では、宇宙服１２は、柔軟な四肢部分１５を有するスーツ部分を支持する胴体上部１４を有する。胴体上部１４は、バイザー１６を有する。船外活動（ＥＶＡ）の間及び、例えば図１Ａに示すように、宇宙服が固定されているとき、主生命維持装置（以下、ＰＬＳＳともいう）１８は、宇宙服１２に取り付けられている。主生命維持装置１８は、例えば、酸素供給源１７、スーツ温度制御ユニット１９及び対象者モニタ装置２１を有する。

図１Ａ及び図１Ｃに示すように、乗物１０は、乗物１０内の圧力を維持するため乗物の隔壁におけるポート２０を密閉するカバー２２を有する。隔壁は、内部環境１１と外部環境１３とを隔てており、装着をしている時（図１Ｂに示す）には大気圧に曝されており、取り囲まれていない。

図２を参照すると、カバー２２は、外周を有し、外周の一の側３７においてヒンジ式ジョイント３６により隔壁に固定されている。胴体上部１４は、フランジ３２を有し、これにより、後方侵入開口部２６がポート２０（図１Ｃ）と整列するようになる。宇宙服１２は、ラッチ３０によって乗物１０に対して選択的に固定される。主生命維持装置１８は、宇宙服１２にヒンジ止めされておらず、代わりにカバー２２に固定されており、カバー２２を開ける前に、宇宙服１２の胴体上部１４から取り外される。

主生命維持装置１８は、カバー２２に対して主生命維持装置１８を位置決めする特徴部４１を有する。該特徴部は、主生命維持装置（ＰＬＳＳ）ラッチ装置３８（以下、ＰＬＳＳラッチ装置という）と協働するように構成され、例えば、特徴部４１を１つまたは複数の開口部としてもよく、ＰＬＳＳラッチ装置３８を３つ又は複数のピンとしてもよい。ＰＬＳＳラッチ装置３８は、侵入時、退出時、不使用時に、主生命維持装置１８をカバー２２に対して選択的に保持するように構成される。ＰＬＳＳラッチ装置３８は、内部環境１１及び外部環境１３と流体連通する空圧式又はソレノイド型のアクチュエータ４０と協働する。空圧式又はソレノイド型のアクチュエータの選択は、ミッションに与えられる消耗品のコストに依存している。内部環境１１及び外部環境１３の各々の相対圧力により、空圧式アクチュエータ４０に有益な圧力差がもたらされ、これにより、停電時でさえもＰＬＳＳラッチ装置３８を作動させることが可能となる。

主生命維持装置１８は、ヒンジ式ジョイント３６を中心として回転し、主生命維持装置１８がフランジ３２に取り外し可能に固定されている装着後の状態時（図３Ａ）にフランジ３２と係合するように構成される。一実施例では、外周の一の側３７は、線形をなしており、カバー２２は、ヒンジ式ジョイント３６を中心として半径Ｒに沿って装着中の状態（図１Ｂ）と装着後の状態（図１Ｃ，図４）との間で移動可能である。

最小の質量を有する主生命維持装置１８を胴体上部１４に連結するインターロックシステムは、胴体上部補足細部４２（ｕｐｐｅｒ ｔｏｒｓｏ ｃａｐｔｕｒｅ ｄｅｔａｉｌｓ）（図２）及びＰＬＳＳ側ピンニングシステム４４（図５Ａ，５Ｂ）を含む。同様のシステムは、オーラン（Ｏｒｌａｎ）宇宙服にも利用されている。単一のヒンジを有する宇宙服及び乗物ポートインタフェースは、２つの点においてオーラン宇宙服におけるシステムと異なる。第１に、オーラン宇宙服は、主生命維持装置を加圧服に引き寄せるためのシステム自体の重量及び船外活動中に宇宙服１２に配される加圧服インターロックシステムに主生命維持装置を係合させる機構を支持する。単一ヒンジのシステムでは、上記の全ての機能は、宇宙服１２でなく、カバー２２に設けられているため、対象者２４が持ち運ぶ重量が減少する。第２に、オーラン宇宙服は、スーツポートと結合させるための設備を有しておらず、これにより、惑星での使用において著しい汚染の問題が生じ得る。

図５Ａ，５Ｂを参照すると、ＰＬＳＳ側ピンニングシステム４４（図２）は、胴体上部圧力シール５５に対して、圧力主生命維持装置の外側に位置し、該システム４４は、主生命維持装置／胴体上部インターロックアクチュエータ５６（図１Ｃ，５Ａ，５Ｂ）、ロックピン５７（図５Ａ，５Ｂ）、ケーブル５８（図５Ａ，５Ｂ）、主生命維持装置における部分的に露出したチャネル５９（図５Ａ，５Ｂ）（この中にケーブルやピンが配される）及び胴体上部に対する主生命維持装置のインターロックが生じる主生命維持装置における凹部６０（図５Ａ，５Ｂ）を有する。主生命維持装置の凹部６０の各々に対するロックピン５７及び胴体上部補足細部４２（図２）が設けられており、例えば、少なくとも６つの凹部が設けられる。図５Ａ，５Ｂでは、１０個の凹部を図示している。

主生命維持装置１８がカバー２２に固定された状態で宇宙服１２がスーツポートに結合されると、カバー２２内に収容された機構４３がインターロックアクチュエータ５６の外側特徴部分を、図５Ａに示した位置へと移動させる。図５Ａに示すこの状態では、ケーブル５８だけが凹部６０を通って延びており、胴体上部補足細部４２（図３Ｂ）における対応する開口部は、カバー２２が開くときに、主生命維持装置１８が胴体上部１４から離れて移動することを可能とする。一方で、対象者２４が宇宙服１２内に入りこみ、内部環境１１に対するカバー２２が閉じられると、カバー２２内に収容された機構４３は、インターロックアクチュエータ５６の外側特徴部を図５Ｂに示した位置へと移動させる。インターロックアクチュエータ５６がこの位置にあるとき、胴体上部補足細部４２（図３Ｂ）は凹部６０に配置され、ロックピン５７は胴体上部補足細部４２及び凹部６０を通り、胴体上部１４に対する主生命維持装置１８のインターロック結合がもたらされる。

図３Ｂを参照すると、シールされた空間５０は、流体連通源５２に接続されており、流体連通源５２は、混入物質や汚染物質を減少又は排除するように、排出口５３を通してシールされた空間５０を外部環境１３（図１Ｂ）に排気するように構成される。これに加えて又は別の実施例として、汚染物質を中和するために、流体連通源５２により殺生物剤や他の化学剤をシールされた空間５０に供給してもよい。対象者２４（図１Ｂ）が乗物１０に戻り、主生命維持装置が再びカバー２２内に保持されるたび、カバー２２を開ける前に、シールされた空間５０を処理してもよい。

第１のシール３４、第２のシール４６、第３のシール４８及び第４のシール４９がカバー２２の外周に近接して配されており、これにより、シールされた空間５０が汚染物質量が制限された小さな領域を有するようになる。第１のシール３４は、宇宙服１２と乗物の隔壁との間に配され、第２のシール４６は、カバー２２と隔壁との間に配される。第３のシール４８は、カバー２２と主生命維持装置１８との間に配され、第４のシール４９は、フランジ３２と主生命維持装置１８との間に配される。第３のシール４８は、汚染された表面をカバー２２のキャビティ２８内に閉じこめるように、前記外周の近傍で主生命維持装置１８を囲む。

例示的な実施例について説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の修正がなされることを理解されるであろう。

１０ 乗物
１１ 内部環境
１２ 宇宙服
１３ 外部環境
１４ 胴体上部
１８ 主生命維持装置
２０ ポート
２２ カバー
３２ フランジ
５０ シールされた空間
５６ インターロックアクチュエータ

Claims (15)

1. 船外活動用の宇宙服であって、
   後方侵入開口部をもたらすフランジと、前記フランジに配された第１のインターロック装置と、を有する硬質の胴体上部と、
   前記胴体上部に固定された柔軟な四肢部分と、
   第２のインターロック装置を有する主生命維持装置（ＰＬＳＳ）と、
   を備え、
   第２のインターロック装置は、第１のインターロック装置に接続するように構成されるとともに、装着後の状態時に主生命維持装置を胴体上部に固定するように構成され、第１および第２のインターロック装置が互いに分断されている装着中の状態では、主生命維持装置は、フランジから離間し完全に外れていることを特徴とする宇宙服。
2. 主生命維持装置は、酸素供給源、宇宙服温度制御ユニット及び対象者モニタ装置のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の宇宙服。
3. 第１および第２のインターロック装置の一方は、複数の開口を有し、第１および第２のインターロック装置の他方は、ケーブルにより相互に接続された複数のピンを有し、該ピンは、前記開口と互いに接続され協働するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の宇宙服。
4. 主生命維持装置は、装着中及び装着後の状態時にＰＬＳＳラッチ装置と協働するように構成された位置決めのための特徴部を有することを特徴とする請求項１に記載の宇宙服。
5. ポートを付与する隔壁を有し、該隔壁は内部環境と取り囲まれていない外部環境とを隔て、外部環境は、装着中の状態時において大気圧にさらされるように構成されている、乗物と、
   外周を有し、該外周の一の側がヒンジ式ジョイントにより前記隔壁に固定されているカバーと、
   外部環境において前記隔壁に支持され、前記ポートと整列する後方侵入開口部を付与するフランジを有する宇宙服と、
   前記カバーに保持され、装着時にはフランジから離間している主生命維持装置（ＰＬＳＳ）と、
   を備え、
   主生命維持装置は、前記ヒンジ式ジョイントを中心に回転し、主生命維持装置がフランジに取り外し可能に接続されている装着後の状態ではフランジと係合するように構成されていることを特徴とする船外活動システム。
6. カバー、主生命維持装置及び宇宙服の間に設けられたシールされた空間と、
   前記シールされた空間に接続された流体連通源と、
   をさらに備え、
   流体連通源は、シールされた空間を外部環境に排気すること及びシールされた空間に殺生物剤を供給することの少なくとも一方を行うように構成されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 第１のシール、第２のシール、第３のシール及び第４のシールは、シールされた空間をもたらすように前記カバーの外周に近接して配されており、
   第１のシールは、宇宙服と前記隔壁との間に配され、第２のシールは、前記カバーと前記隔壁との間に配され、第３のシールは、前記カバーと前記主生命維持装置との間に配され、第４のシールは、前記フランジと前記主生命維持装置との間に配されることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記外周の一の側は線形であり、カバーは、ヒンジ式ジョイントを中心として半径に沿って装着中の状態と装着後の状態の間を移動可能であることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
9. カバーに対して主生命維持装置を選択的に保持するように構成されたＰＬＳＳラッチ装置をさらに備え、
   ＰＬＳＳラッチ装置は、空圧式アクチュエータに圧力差をもたらすように内部環境及び外部環境と流体連通する空圧式アクチュエータを有することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
10. 宇宙服は、硬質の胴体上部と、前記胴体上部に固定された柔軟な四肢部分と、を有し、胴体上部は、フランジを付与することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
11. 宇宙服搭載型の主生命維持装置を乗物に対して支持するステップと、
    汚染物質を取り除くため、主生命維持装置と乗物との間のシールされた空間を処理するステップと、
    宇宙服から主生命維持装置を切り離すステップと、
    を含むことを特徴とする宇宙服を装着又は脱着する方法。
12. 宇宙服から切り離した状態で主生命維持装置を配置するステップと、
    宇宙服の後方侵入開口部から対象者を侵入させるステップと、
    後方侵入開口部に亘り宇宙服に対して主生命維持装置をシールするステップと、
    宇宙服に対して主生命維持装置をロックするステップと、
    乗物から主生命維持装置を切り離すステップと、
    船外活動を行うため、乗物から宇宙服を切り離すステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 主生命維持装置をロックするステップは、さらに、主生命維持装置を宇宙服に固定するように複数のピンに接続されたケーブルを作動させることを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 乗物から宇宙服を切り離すステップは、主生命維持装置からピンを解放するようにケーブルを引くこと含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 乗物から主生命維持装置を切り離すステップは、乗物から宇宙服を解放するようにＰＬＳＳラッチ装置を空圧で作動させることを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。

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