RU2560899C1 - Космический молоток - Google Patents
Космический молоток Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560899C1 RU2560899C1 RU2014108191/02A RU2014108191A RU2560899C1 RU 2560899 C1 RU2560899 C1 RU 2560899C1 RU 2014108191/02 A RU2014108191/02 A RU 2014108191/02A RU 2014108191 A RU2014108191 A RU 2014108191A RU 2560899 C1 RU2560899 C1 RU 2560899C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hammer
- cavity
- filler
- striker
- space
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Percussive Tools And Related Accessories (AREA)
Abstract
Изобретение относится к космической технике, в частности к инструментам, предназначенным для выполнения технологических операций космонавтом в скафандре вне гермоотсеков, в условиях невесомости. Молоток содержит боек, в котором образована полость, заполненная сыпучим наполнителем. Длина полости определена по следующему соотношению:
Description
Изобретение относится к космической технике, в частности к инструментам для выполнения технологических операций космонавтом в скафандре вне гермоотсеков, в условиях невесомости, вакуума и знакопеременных температур.
В процессе выполнения слесарно-монтажных и ремонтно-восстановительных работ космонавты используют широкий спектр ручных инструментов, адаптированных к функциональным возможностям космонавта, облаченного в скафандр, и факторам окружающей среды. Наряду с другими инструментами используются молотки - ручной инструмент ударного действия с поступательным движением рабочей части - бойка.
Обязательным условием жизни и работы в невесомости является фиксация всех предметов или управление их перемещением, во избежание бесконтрольного дрейфа как внутри отсеков, так и за бортом космического объекта.
В 1970 г. была развернута программа по экспериментальному исследованию возможностей космонавта в скафандре выполнять технологические операции с использованием инструментов. В условиях моделированной невесомости при полете самолета по параболической траектории оценивался широкий спектр инструментов, в том числе и молоток. На режиме невесомости, при нанесении удара по металлической конструкции был зафиксирован отскок молотка от конструкции вместе с рукой испытателя по направлению к остеклению гермошлема скафандра, что представляло угрозу целостности остекления. Удерживание молотка в момент отскока при редукции усилия сжатия кисти в наддутой перчатке скафандра требует от космонавта большого напряжения с риском утери молотка. После многократного повторения данного эксперимента однозначно сформировалась необходимость исключить явление отскока молотка после удара. Безреактивность определена как обязательное свойство молотка для использования его в условиях невесомости.
В статье авторов Ц. Олегова1, (1Псевдоним автора данной заявки) Г. Сергеева "Инструменты для космонавта", опубликованной в 1976 г. [1], показан "неотскакивающий при ударе молоток, в полый корпус которого помещены металлические шарики, принимающие на себя энергию отдачи". В описании отсутствует указание о соотношении геометрических величин полости и той ее части, которая заполнена помещенным в нее сыпучим материалом. Однако произвольно назначенное соотношение этих величин не может обеспечить парирование отскока в условиях невесомости.
Известен молоток, отличающийся тем, что он имеет съемную головку в виде пустотелой каплевидной гальки [2], внутрь которой засыпается дробь. В конструкции отсутствуют признаки, которые могли бы способствовать устранению отскока, не указаны соотношения между геометрическими параметрами частей молотка. Кроме того, нанесение ударов молотком каплевидной формы по таким инструментам, как зубило, бородок, пробойник и др., является непродуктивным и опасным для исполнителя в скафандре в условиях невесомости при сниженной координации движений космонавта.
Известен молоток (полезная модель) [3], состоящий из ручки и бойка, имеющего полость, заполненную чугунными частицами полусферической формы и смазывающим веществом, отличающийся тем, что полость имеет форму цилиндра со сферическими поверхностями по концам при соотношении диаметр: длина цилиндра = 1:3-5, и которая заполнена чугунными частицами полусферической формы размером 1-3 мм и силиконовой смазкой, взятой в соотношении объемов чугунные частицы: силиконовое масло = 1:0,8-1,5.
В представленной конструкции нет данных о степени заполнения полости вязким силиконовым маслом и чугунными частицами. Кроме того, сопротивление вязкого силикона препятствует быстрому перемещению частиц, вызывает запаздывание воздействия наполнителя на боек и не исключает его отскока в условиях невесомости.
Известна деревянная киянка [4] с полостью 100×32×3 5 мм, в которую помещена свинцовая дробь №7 в объеме 40 мл и весом 300 г по общности признаков, принятая в качестве прототипа. Отскок при ударе деревянным бойком киянки поглощается нежестким материалом бойка, наполнителем и силой земного притяжения.
Удар металлом по металлу в условиях невесомости носит мгновенный упругий характер, воздействие сил, парирующих отскок, должно наступать в момент отскока. При указанных размерах полости и объеме дроби, последняя занимает 3,57 см по длине полости. Перемещение дроби на 2/3 длины полости вызовет в условиях невесомости запаздывание воздействия дроби на ударную часть бойка к моменту отскока, в результате чего отскок не парируется.
Задачей изобретения является обеспечение безопасности эксплуатации космического молотка в условиях невесомости космонавтом в скафандре.
Задача решается следующим образом.
Космический молоток, в бойке которого образована полость, заполненная сыпучим наполнителем, отличается тем, что длина полости определяется по следующему соотношению величин:
M - заданная масса молотка, d - диаметр окружности, вписанной в поперечное сечение бойка, ρ - удельная плотность сыпучего наполнителя, при этом масса сыпучего наполнителя m=(0,4÷0,5)M, степень заполнения полости сыпучим наполнителем l=L/(1,1÷1,2).
На фигурах:
На фиг.1 - космический молоток.
На фиг.2 - окружность, вписанная в поперечное сечение бойка.
На фиг.3 - прозрачная модель бойка.
На фиг.4 - сравнение отскока космического и обычного молотка.
На фигурах:
1 - боек.
2 - сыпучий наполнитель.
По наблюдениям на режиме невесомости в полете самолета по параболической траектории, в экспериментах с использованием прозрачной модели бойка 1 (фиг.3) установлено, что оптимальная длина полости L (фиг.1) должна превышать длину части полости l, заполненную сыпучим наполнителем 2, в соотношении
Данное соотношение, полученное экспериментально, обеспечивает необходимый свободный пробег сыпучего наполнителя и своевременный контакт сыпучего наполнителя с ударной частью бойка для парирования отскока космического молотка.
В результате экспериментов в условиях невесомости установлено, что масса сыпучего наполнителя m обеспечивает оптимальное парирование отскока космического молотка массой M при соотношении
Тогда объем сыпучего наполнителя v при удельной плотности сыпучего наполнителя ρ определится
В свою очередь, объем заполненной части полости v, равен
где d - диаметр окружности, вписанной в поперечное сечение бойка.
Из выражений (3) и (4) получаем равенство
откуда длина части полости l, заполненная сыпучим наполнителем, равна
Согласно полученной экспериментально зависимости (1)
Разработка космического молотка осуществляется в следующем порядке.
Исходя из технологических задач, назначается масса космического молотка M, форма и размеры ударной части бойка, например, круг диаметром D. В поперечное сечение бойка вписывается, из конструктивных соображений, окружность диаметра d для цилиндрической полости (фиг.2).
Критериями выбора сыпучего наполнителя являются:
- фрагментированный материал, сохраняющий форму частиц;
- отсутствие адгезии между частицами;
- приемлемая удельная плотность материала; рационально использовать материал с удельной плотностью ρ, близкой к удельной плотности материала бойка, например, стальные шары диаметром 2 мм.
Определяют длину полости L (фиг.1) при заданных массе молотка M, удельной плотности сыпучего наполнителя ρ и диаметре полости d по полученной зависимости (7).
Ниже приведен численный пример.
Дано:
М=1000 г
d=3 см
ρ=7,8 г/см3
Степень заполнения полости сыпучим наполнителем по ее длине определяется из соотношений (1) или (6)
l=1/(1,1÷1,2)=(7,2÷9) см
Парирование отскока при данной конструкции космического молотка в условиях невесомости реализуется следующим образом:
- при движении бойка на стадии замаха сыпучий наполнитель частично смещается в полости к задней части бойка, при этом образуются бесконтактные зазоры между частицами и разрежение в среде сыпучего наполнителя;
- при обратном движении - в направлении нанесения удара, корпус бойка опережает сыпучий наполнитель ввиду инерционного отставания последнего;
- в момент отскока бойка частицы сыпучего наполнителя вступают в контакт с ударной частью бойка, при этом кинетическая энергия сыпучего наполнителя, уплотнение частиц и трение между частицами обеспечивают парирование отскока.
Свойство безреактивности космического молотка наглядно проявляется в сравнении с обычным молотком при одновременном нанесении ударов (фиг.4).
Космические молотки описанной конструкции подтвердили соответствие назначению и свою эффективность при применении в реальных космических полетах, обеспечено безопасное применение молотка: исключен отскок и контактирование молотка с элементами скафандра при этом, облегчено удерживание космонавтом рукоятки молотка рукой в наддутой перчатке скафандра.
Литература
1. Ц. Олегов, Г. Сергеев. Инструменты для космонавта. Наука и жизнь, №9, 1976 г., с.27-32, цв. вкладка.
2. Патент RU 2418674 С2.
3. Патент RU 18508 U1.
4. http://www.master-forum.ru/hand-tools-master-classId=1192.
Claims (1)
- Молоток, используемый в условиях невесомости, в бойке которого образована полость, заполненная сыпучим наполнителем, отличающийся тем, что длина полости определена по следующему соотношению:
,
где: M - заданная масса молотка, d - диаметр окружности, вписанной в поперечное сечение бойка, ρ - удельная плотность сыпучего наполнителя, при этом масса сыпучего наполнителя составляет m=(0,4÷0,5)M, а степень заполнения полости сыпучим наполнителем - l=L/(1,1÷1,2).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108191/02A RU2560899C1 (ru) | 2014-03-03 | 2014-03-03 | Космический молоток |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108191/02A RU2560899C1 (ru) | 2014-03-03 | 2014-03-03 | Космический молоток |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2560899C1 true RU2560899C1 (ru) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014108191/02A RU2560899C1 (ru) | 2014-03-03 | 2014-03-03 | Космический молоток |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2560899C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725098C1 (ru) * | 2019-09-06 | 2020-06-29 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Система амортизации нагрузок на космический аппарат при посадке на безатмосферные объекты |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1443381A (en) * | 1973-05-07 | 1976-07-21 | Ces Inc | Unitarily cast hammer |
SU1620290A1 (ru) * | 1989-02-20 | 1991-01-15 | Dzorokin Viktor V | Молоток |
RU18508U1 (ru) * | 2000-11-13 | 2001-06-27 | Иеронов Константин Павлович | Молоток |
-
2014
- 2014-03-03 RU RU2014108191/02A patent/RU2560899C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1443381A (en) * | 1973-05-07 | 1976-07-21 | Ces Inc | Unitarily cast hammer |
SU1620290A1 (ru) * | 1989-02-20 | 1991-01-15 | Dzorokin Viktor V | Молоток |
RU18508U1 (ru) * | 2000-11-13 | 2001-06-27 | Иеронов Константин Павлович | Молоток |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725098C1 (ru) * | 2019-09-06 | 2020-06-29 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Система амортизации нагрузок на космический аппарат при посадке на безатмосферные объекты |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Galehdari et al. | Low velocity impact and quasi-static in-plane loading on a graded honeycomb structure; experimental, analytical and numerical study | |
Jones | Impact loading of ductile rectangular plates | |
Altenaiji et al. | Characterisation of aluminium matrix syntactic foams under drop weight impact | |
Walker et al. | Momentum enhancement from aluminum striking granite and the scale size effect | |
Silling et al. | Mass loss from abrasion on ogive-nose steel projectiles that penetrate concrete targets | |
Stickle et al. | Modeling momentum transfer from kinetic impacts: implications for redirecting asteroids | |
Qiu et al. | Some topics in recent advances and applications of structural impact dynamics | |
Rittel et al. | Impact of thick PMMA plates by long projectiles at low velocities. Part I: Effect of head’s shape | |
RU2560899C1 (ru) | Космический молоток | |
Aljawi et al. | Inward inversion of capped-end frusta as impact energy absorbers | |
Selivanov et al. | Numerical simulation and experimental study of explosive projectile devices | |
Chocron et al. | Hypervelocity impact on pumice: scale effects on experiments and simulations | |
Okamoto et al. | Impact experiments on highly porous targets: Cavity morphology and disruption thresholds in the strength regime | |
Gee et al. | Launch vehicle debris models and crew vehicle ascent abort risk | |
Minisci | Space debris and asteroids (re) entry analysis methods and tools | |
Ishchenko et al. | Experimental and Theoretical Research into Dynamic Loading of Tungsten Porous Alloy with Reinforcing Agent | |
Lichtenheldt | Covering shock waves on mars induced by insight’s HP3-mole-efficient co-simulation using dem and multi-domain dynamics | |
Stickle et al. | Modeling momentum transfer from the dart spacecraft impact into the moon of didymos | |
Dağ et al. | Virtual Investigation on the Response of Glare to Low Velocity Impact | |
Rao et al. | Axially symmetric perfect fluid cosmological models in Brans-Dicke scalar tensor theory of gravitation | |
US20170028272A1 (en) | Sure shot | |
Gerasimov et al. | Numerical simulation of high-velocity element collisions with shell and filler of aerospace structures | |
Gerasimov et al. | Morphologies of impact-simulated condensates | |
Bogusz et al. | Energy absorption study of aluminium profiles with variety of filling configurations | |
Daining | DYNAMIC BEHAVIOR AND ENERGY ABSORPTION OF METALLIC LATTICE MATERIALS |