RU145296U1

RU145296U1 - MANIPULATOR FOR SPACE VEHICLE

Info

Publication number: RU145296U1
Application number: RU2014117368/11U
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Ким; Тамила Семеновна Титова
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2014-09-20

Abstract

Полезная модель относится к космической технике, а более конкретно к манипуляторам, используемым в космосе. В начале электронагреватель (5) не запитан электрическим током и металл (3) находится в твердом состоянии, т.к. температура в космосе -70 - -80°C, а температура плавления для галлия -29,78°C, для ртути - -38,84°C. Включается источник электропитания (7), и через провода (6) электрический ток начинает поступать в электронагреватель (5) и легкоплавкий металл (3) переходит в жидкое состояние. Также под действием магнитного поля, создаваемого электронагревателем (5), происходит перемешивание металла (3), что ускоряет переход его в жидкое состояние. Трубе (2) под действием приводов или космонавтов придается необходимая форма. После этого отключается источник питания (7), металл (3) переходит в твердое состояние, тем самым осуществляется жесткая фиксация формы трубы (2). Технический результат - увеличение быстродействия. 1 ил. The utility model relates to space technology, and more particularly to manipulators used in space. At the beginning, the electric heater (5) is not powered by electric current and the metal (3) is in a solid state, because the temperature in space is -70 - -80 ° C, and the melting point for gallium is -29.78 ° C, for mercury - -38.84 ° C. The power source (7) is turned on, and through the wires (6), electric current begins to flow into the electric heater (5) and the low-melting metal (3) goes into a liquid state. Also, under the influence of a magnetic field created by an electric heater (5), metal (3) is mixed, which accelerates its transition to a liquid state. The pipe (2) under the action of actuators or astronauts is given the necessary shape. After that, the power source (7) is turned off, the metal (3) goes into a solid state, thereby rigidly fixing the shape of the pipe (2). The technical result is an increase in speed. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к космической технике, а более конкретно к манипуляторам, используемым в космосе.The utility model relates to space technology, and more particularly to manipulators used in space.

Известен манипулятор (П. Андре, Ж-М Кофман, Ф. Лот, Ж-П. Тай-ар. Конструирование роботов. М: Мир. 1986. С. 18), представляющий собой многозвенный механизм, состоящий из следующих частей:A well-known manipulator (P. Andre, Zh. M Koffman, F. Lot, J.P. Tai-ar. Designing robots. M: Mir. 1986. P. 18), which is a multi-link mechanism, consisting of the following parts:

- звеньев - жестких, твердых тел, способных совершать движения по отношению к основанию манипулятора;- links - rigid, solid bodies capable of making movements in relation to the base of the manipulator;

- сочленений (систем двусторонних связей, ограничивающих возможность движения по отношению к смежным звеньям).- joints (systems of two-way connections restricting the possibility of movement in relation to adjacent links).

По крайней мере, одно из звеньев сочленено с основанием и называется начальным звеном. Звено, несущее рабочий орган, называется конечным звеном. Манипулятор предназначен для перемещения рабочего органа, поэтому он должен обладать способностью перемещать и ориентировать конечное звено. Число степеней свободы манипулятора равно числу степеней свободы конечного звена и зависит от числа звеньев, а также типа и структуры связей между ними.At least one of the links is connected to the base and is called the starting link. The link that carries the working body is called the final link. The manipulator is designed to move the working body, so it must have the ability to move and orient the final link. The number of degrees of freedom of the manipulator is equal to the number of degrees of freedom of the final link and depends on the number of links, as well as the type and structure of bonds between them.

Увеличенное число звеньев и связей между ними обуславливает один из основных недостатков данного манипулятора - недостаточное быстродействие.The increased number of links and the links between them leads to one of the main disadvantages of this manipulator - insufficient speed.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому манипулятору является манипулятор для космического аппарата (RU 42219, B64G 4/00, опубл. 27.11.2004), выбранный в качестве прототипа, содержащий основание, к которому прикреплено звено, на другом конце которого расположен рабочий орган, звено выполнено в виде эластичной трубы, которая заполнена легкоплавким металлом и внутри трубы расположен электронагреватель, вход которого предназначен для подсоединения к источнику электропитания.Closest to the technical nature of the claimed manipulator is a manipulator for a spacecraft (RU 42219, B64G 4/00, publ. 11/27/2004), selected as a prototype, containing a base to which a link is attached, at the other end of which there is a working body, The link is made in the form of an elastic pipe, which is filled with fusible metal and inside the pipe there is an electric heater, the input of which is designed to be connected to a power source.

Зависимость скорости перехода легкоплавкого металла в жидкое состояние обуславливает основной недостаток прототипа - низкое быстродействие.The dependence of the rate of transition of the low-melting metal into a liquid state causes the main disadvantage of the prototype - low speed.

Задачей настоящей полезной модели является повышение быстродействия манипулятора космического аппарата за счет использования перемешивания жидкого металла с помощью магнитного поля.The objective of this utility model is to increase the speed of the manipulator of the spacecraft through the use of mixing liquid metal using a magnetic field.

Технический результат достигается тем, что в манипуляторе космического аппарата, содержащем основание, к которому прикреплено звено, на другом конце которого расположен рабочий орган, звено выполнено в виде эластичной трубы, которая заполнена легкоплавким металлом и внутри трубы расположен электронагреватель, вход которого соединен с источником электропитания, электронагреватель выполнен в виде трехфазной винтовой обмотки.The technical result is achieved in that in the manipulator of the spacecraft containing the base, to which the link is attached, on the other end of which the working body is located, the link is made in the form of an elastic pipe, which is filled with low-melting metal and inside the pipe there is an electric heater, the input of which is connected to the power source , the electric heater is made in the form of a three-phase screw winding.

Предложенное устройство поясняется чертежом.The proposed device is illustrated in the drawing.

Манипулятор для космического аппарата содержит основание 1, жестко закрепленное на корпусе космического аппарата (на чертеже не показано). К основанию 1 одним своим концом прикреплена труба 2. Крепление трубы 2 может быть жестким или шарнирным. Стенки трубы 2 изготовлены из эластичного материала, например из вакуумной резины. Внутренняя полость трубы 2 заполнена легкоплавким металлом 3, например, галлием или ртутью. К другому концу трубы 2 прикреплен рабочий орган 4 (крепление рабочего органа 4 может быть жестким или шарнирным). Внутри трубы 2 расположен электронагреватель 5, выполненный в виде трехфазной винтовой обмотки (Ким К.К. Об одном способе стыковки космических аппаратов // Космические исследования, №2, т. 38. 2000. С. 221-224). Вход электронагревателя 5 с помощью проводов 6 подсоединяется к источнику электропитания 7, который может представлять собой аккумулятор или электрический генератор.The manipulator for the spacecraft contains a base 1, rigidly mounted on the body of the spacecraft (not shown in the drawing). A pipe 2 is attached to the base 1 at one end thereof. The fastening of the pipe 2 can be rigid or articulated. The walls of the pipe 2 are made of an elastic material, for example, of vacuum rubber. The internal cavity of the pipe 2 is filled with fusible metal 3, for example, gallium or mercury. A working body 4 is attached to the other end of the pipe 2 (the fastening of the working body 4 can be rigid or articulated). Inside the pipe 2 there is an electric heater 5, made in the form of a three-phase screw winding (Kim K.K. On one way of docking spacecraft // Space Research, No. 2, t. 38. 2000. S. 221-224). The input of the electric heater 5 using wires 6 is connected to a power source 7, which may be a battery or an electric generator.

Работа устройства происходит следующим образом. В начале электронагреватель 5 не запитан электрическим током и металл 3 находится в твердом состоянии, т.к. температура в космосе -70 - -80°C, а температура плавления для галлия -29,78°C, для ртути - -38,84°C. Затем включается источник электропитания 7, расположенный на основании 1, и через провода 6 электрический ток начинает протекать через электронагреватель 5. Под действием магнитного поля электронагревателя 5, в легкоплавком металле 3 индуцируются вихревые токи, под действием которых последний переходит в жидкое состояние. Также под действием магнитного поля, создаваемого электронагревателем 5, происходит перемешивание металла 3, что ускоряет переход его в жидкое состояние. Трубе 2 под действием приводов или космонавтов (не показаны) придается необходимая форма. После этого отключается источник питания 7, металл 3 переходит в твердое состояние, тем самым осуществляется жесткая фиксация формы трубы 2.The operation of the device is as follows. At the beginning, the electric heater 5 is not powered by electric current and the metal 3 is in a solid state, because the temperature in space is -70 - -80 ° C, and the melting point for gallium is -29.78 ° C, for mercury - -38.84 ° C. Then the power supply 7, located on the base 1, is turned on, and electric current starts flowing through the wires 6 through the electric heater 5. Under the influence of the magnetic field of the electric heater 5, eddy currents are induced in the low-melting metal 3, which causes the latter to become liquid. Also, under the influence of a magnetic field created by the electric heater 5, the mixing of metal 3 occurs, which accelerates its transition to a liquid state. Pipe 2 under the action of actuators or astronauts (not shown) is given the necessary shape. After that, the power source 7 is turned off, the metal 3 goes into a solid state, thereby rigidly fixing the shape of the pipe 2.

Из-за выполнения электронагревателя 5 по схеме трехфазной винтовой обмотки, на легкоплавкий металл действует вращающийся момент, обусловленный взаимодействием магнитного поля, созданного электрическими токами, протекающими по электронагревателю 5, и вихревыми токами, индуцированными в легкоплавком металле 3. В результате сказанного происходит интенсивное перемешивание расплавляемого легкоплавкого металла 3, в результате сказанного время перехода легкоплавкого металла 3 в жидкое состояние уменьшается, т.е. повышается быстродействие манипулятора для космического аппарата.Due to the implementation of the electric heater 5 according to the three-phase screw winding scheme, a rotary moment acts on the fusible metal due to the interaction of the magnetic field created by electric currents flowing through the electric heater 5 and the eddy currents induced in the low-melting metal 3. As a result of the foregoing, intensive mixing of the molten fusible metal 3, as a result of the foregoing, the transition time of fusible metal 3 to a liquid state decreases, i.e. increases the speed of the manipulator for the spacecraft.

Claims

A manipulator for a spacecraft containing a base, to which a link is attached, on the other end of which a working body is located, the link is made in the form of an elastic pipe, which is filled with fusible metal and inside the pipe there is an electric heater, the input of which is connected to a power source, characterized in that the electric heater made in the form of a three-phase screw winding.