RU2703208C1 - Устройство для забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта - Google Patents
Устройство для забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2703208C1 RU2703208C1 RU2019105515A RU2019105515A RU2703208C1 RU 2703208 C1 RU2703208 C1 RU 2703208C1 RU 2019105515 A RU2019105515 A RU 2019105515A RU 2019105515 A RU2019105515 A RU 2019105515A RU 2703208 C1 RU2703208 C1 RU 2703208C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- astronaut
- housing
- space
- screwed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G4/00—Tools specially adapted for use in space
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к космической технике, в частности к инструментам и приспособлениям, используемым космонавтом в процессе внекорабельной деятельности, а также в наземных условиях оператором в обычной одежде для широкого спектра объектов. Устройство для забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта содержит корпус из химически, термически, механически устойчивого и γ-проницаемого материала, в корпусе выполнена по меньшей мере одна глухая полость с многозаходной резьбой и конической поверхностью на входе, в полость ввернут пробозаборник с ответной конической поверхностью, обеспечивающий при завертывании гермоизоляцию полости при контакте конических поверхностей, при этом корпус снабжен металлической пластиной, в корпусе выполнена по меньшей мере одна глухая полость с многозаходной резьбой и коническими поверхностями на входе, в которую ввернута пробка с ответной конической поверхностью, обеспечивающая при ввертывании гермоизоляцию полости при контакте конических поверхностей, корпус помещен между двумя прикрепленными к нему металлическими пластинами-накладками, в корпусе и в упомянутых пластинах-накладках выполнены идентичные по контуру вырезы, которые образуют не менее двух противорасположенных ручек, сопряженных с наддутыми перчатками скафандра космонавта и карабином страховочного фала. Технический результат - повышение эргономичности, надежности и безопасности забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта. 2 ил.
Description
Изобретение относится к космической технике, в частности к инструментам и приспособлениям, используемым космонавтом в процессе внекорабельной деятельности (ВКД), а также в наземных условиях оператором в обычной одежде для широкого спектра объектов.
Космическая пыль межпланетного и межзвездного пространства является одним из важнейших объектов исследования по проблемам устройства Вселенной, ее прошлого и настоящего. Процесс конденсации протопланетного пылевого облака лежит в основе гипотезы о формировании планет Солнечной системы. Современные исследования пылевой плазмы актуальны как для естественнонаучной проблематики, так и для космической техники.
Геоорбитальная космическая станция, в частности, МКС, является уникальной ловушкой космозоля, единственным заатмосферным инструментом для сбора и накопления мелкодисперсных осадков на ее поверхности. В 2010 г. впервые в истории науки и космонавтики был осуществлен забор мелкодисперсных осадков на внешней поверхности орбитальной станции, которые были гермоизолированы в вакууме за бортом гермоотсека и доставлены на Землю для лабораторных исследований. В период 2010-2018 гг. получены уникальные результаты исследований в области астробиологии и космохимии, которые привели к установлению новой высотной границы биосферы Земли. (http:/www.federalspace.ru/print/210669/). Однако потребности совершенствования средств и методов исследования космической пыли по-прежнему остаются актуальными.
В качестве прототипа выбрано устройство для отбора проб космонавтом с внешней поверхности космического объекта (КО), содержащее корпус из химически, термически, механически стойкого и γ-проницаемого материала, в корпусе выполнена, по меньшей мере, одна глухая полость с резьбой и конической поверхностью на входе, в полость ввернут пробозаборник с ответной конической поверхностью, обеспечивающий при завертывании герметизацию полости при контакте конических поверхностей, при этом, к одной из сторон корпуса прикреплена металлическая пластина, вырез в которой образует ручку, согласованную с перчаткой скафандра (патент №2536746 RU, опубл. 27.12.2014, бюл. №36, МПК: G01N 1/02 (2006.01), B64G 4/00 (2006.01)).
В процессе опытного применения устройств, изготовленных с использованием указанного патента, выявлен ряд существенных конструктивных и эксплуатационных недостатков:
1. В конструкции недостаточно учтено явление ползучести1 (1 Ползучесть - медленная непрерывная пластическая деформация твердого тела под действием постоянной нагрузки или механического напряжения. Ползучести подвержены все кристаллические и аморфные тела при всех видах механических нагрузок, при всех температурах. Справочник по пластическим материалам.// Под редакцией М.И. Гарбара. Издательство. Химия. 1967. С. 135; Новый политехнический словарь.// Под редакцией А.Ю. Ишлинского. Москва. Научное издательство «Большая Российская энциклопедия». 2000. С. 398.), свойственное материалу корпуса (фторопласт-4), по причине наличия металлической пластины только с одной стороны корпуса; деформация в виде изгиба или коробления деталей из фторопласта-4 в форме пластин приведет к искривлению оси полости и резьбового участка, станет препятствием для выворачивания или вворачивания пробозаборника.
2. Защищенность корпуса металлической пластиной только с одной стороны недостаточно предохраняет корпус от повреждений при контактах с металлическими элементами в процессе ВКД.
3. В резьбовой части полости и пробозаборника предусмотрено достаточное количество витков для обеспечения, в сочетании с конической поверхностью, гермоизоляции полости; космонавт в скафандре под избыточным давлением может повернуть пробозаборник на 1/4 часть оборота, что требует избыточных энерготрат и времени космонавта.
4. Ручка устройства, образованная вырезом в металлической пластине, по причине ее сравнительно малой толщины, недостаточно сопрягается с наддутой перчаткой скафандра; это же замечание относится к захватному элементу пробозаборника.
5. Наличие в прототипе только одной ручки не обеспечивает возможности передачи устройства от одного оператора другому в процессе ВКД; фиксация карабина страховочного фала за единственную ручку снижает удобство и надежность ее захвата и удержания рукой в наддутой перчатке.
6. В устройстве не предусмотрена возможность гермоизоляции макрочастиц, отделяемых от объектов на внешней поверхности.
Задачей изобретения является создание устройства для эффективного и надежного забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки КО в процессе ВКД.
Техническим результатом изобретения является повышение эргономичности, надежности и безопасности забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта.
Технический результат изобретения достигается тем, что устройство для забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта содержит корпус из химически, термически, механического устойчивого и γ-проницаемого материала, в корпусе выполнена по меньшей мере одна глухая полость с многозаходной резьбой и конической поверхностью на входе, в полость ввернут пробозаборник с ответной конической поверхностью, обеспечивающий при завертывании гермоизоляцию полости при контакте конических поверхностей, при этом корпус снабжен металлической пластиной, в корпусе выполнена по меньшей мере одна глухая полость с многозаходной резьбой и коническими поверхностями на входе, в которую ввернута пробка с ответной конической поверхностью, обеспечивающая при ввертывании гермоизоляцию полости при контакте конических поверхностей, корпус помещен между двумя прикрепленными к нему металлическими пластинами-накладками, в корпусе и в упомянутых пластинах-накладках выполнены идентичные по контуру вырезы, которые образуют не менее двух противорасположенных ручек, сопряженных с наддутыми перчатками скафандра космонавта и карабином страховочного фала.
Конструкция предложенного устройства показана на фигурах 1 и 2.
На фиг. 1 - общий вид устройства.
На фиг. 2 - вид по стр. А.
На фигурах:
1 - корпус;
2 - полость для пробозаборника;
3, 19 - многозаходная резьба;
4 - коническая поверхность пробозаборника;
5, 6, 7 - пробозаборник;
8 - пробка;
9 - крепежный элемент;
10, 11 - пластины-накладки;
12, 13 - вырезы;
14, 15 - ручки;
16 - поперечное сечение ручки;
17 - тампон;
18- полость для пробки;
20 - коническая поверхность пробки.
В корпусе 1, например, из фторопласта-4 (ГОСТ 10007-80), выполнены глухие полости 2, 18 с многозаходной резьбой 3, 19 и коническими поверхностями 4, 20 на входе, в полости 2, 18 ввернуты пробозаборники 5, 6, 7, и пробка 8, выполненные, например, из сплава АМг-6, с ответными коническими поверхностями 4, 20, обеспечивающими при ввертывании и контакте конических поверхностей 4, 20 гермоизоляцию полости 2, 18 корпус 1 помещен между двумя пластинами-накладками 10, 11, например, из сплава АМг-6, прикрепленными крепежными элементами 9, в корпусе 1 и пластинах-накладках 10, 11 выполнены идентичные по контуру вырезы 12, 13, которые образуют не менее двух противорасположенных ручек 14, 15 с поперечным сечением 16, сопряженных с наддутыми перчатками скафандра космонавта и карабином страховочного фала.
Устройство используется следующим образом. Полость 2, 18 в корпусе 1, пробозаборники 5, 6, 7 с тампоном 17 и пробку 8 на Земле стерилизуют автоклавированием и ввертывают в полость, 18 по резьбе 3, 19 гермоизолируют при контакте конических поверхностей 4, 20 в таком виде корпус 1 подвергают γ-облучению, после чего устанавливают две пластины-накладки 10, 11, устройство доставляют на КО, например, на МКС.
Перед выходом космонавта в открытый космос устройство фиксируют страховочным фалом за ручку 14 или 15, выносят из шлюзового отсека; в процессе ВКД извлекают пробозаборник 5, 6, 7 из полости 2, забирают пробы-мазки с поверхности тампоном 17 на пробозаборниках 5, 6, 7 затем помещают пробозаборник 5, 6, 7 в полость 2, вворачивают пробозаборник 5, 6, 7 по резьбе 3, макрочастицы помещают в свободную полость 18, ввертывают пробку 8 непосредственно в вакууме за бортом, гермоизолируют полости 2, 18 при контакте конических поверхностей 4, 20, вносят устройство в шлюзовой отсек, затем в гермоотсек и далее возвращают в транспортном корабле на Землю для исследований.
Изобретение обладает следующими преимуществами.
1. Размещение корпуса из фторопласта между прикрепленными к нему металлическими пластинами-накладками купирует появление деформации вследствие явления ползучести материала корпуса, гарантирует безотказное применение устройства.
2. Наличие пробки обеспечивает возможность гермоизолировать в полости макрочастицы, отделяемые с внешней поверхности гермооболочки космических объектов.
3. Многозаходная резьба в полости, на пробозаборнике и пробке минимизирует энерготраты и время при выполнении манипуляций вращения, затруднительных для кисти космонавта в наддутой перчатке.
4. Наличие в устройстве не менее двух ручек оптимизирует возможности взаимодействия между членами экипажа, а также манипуляции по удержанию и фиксации устройства.
Claims (1)
- Устройство для забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта, содержащее корпус из химически, термически, механически устойчивого и γ-проницаемого материала, в корпусе выполнена по меньшей мере одна глухая полость с многозаходной резьбой и конической поверхностью на входе, в полость ввернут пробозаборник с ответной конической поверхностью, обеспечивающий при завертывании гермоизоляцию полости при контакте конических поверхностей, при этом корпус снабжен металлической пластиной, отличающееся тем, что в корпусе выполнена по меньшей мере одна глухая полость с многозаходной резьбой и коническими поверхностями на входе, в которую ввернута пробка с ответной конической поверхностью, обеспечивающая при ввертывании гермоизоляцию полости при контакте конических поверхностей, корпус помещен между двумя прикрепленными к нему металлическими пластинами-накладками, в корпусе и в упомянутых пластинах-накладках выполнены идентичные по контуру вырезы, которые образуют не менее двух противорасположенных ручек, сопряженных с наддутыми перчатками скафандра космонавта и карабином страховочного фала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019105515A RU2703208C1 (ru) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | Устройство для забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019105515A RU2703208C1 (ru) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | Устройство для забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2703208C1 true RU2703208C1 (ru) | 2019-10-15 |
Family
ID=68280039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019105515A RU2703208C1 (ru) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | Устройство для забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2703208C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3690389A (en) * | 1969-02-07 | 1972-09-12 | Roelof Van De Beld | Method and an apparatus for taking an undisturbed soil sample |
RU2536746C2 (ru) * | 2013-02-14 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Устройство для отбора проб космонавтом с внешней поверхности космического объекта |
RU2603817C1 (ru) * | 2015-06-22 | 2016-11-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Устройство и способ исследования воздействия факторов космического пространства на вещества и микроорганизмы |
-
2019
- 2019-02-27 RU RU2019105515A patent/RU2703208C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3690389A (en) * | 1969-02-07 | 1972-09-12 | Roelof Van De Beld | Method and an apparatus for taking an undisturbed soil sample |
RU2536746C2 (ru) * | 2013-02-14 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Устройство для отбора проб космонавтом с внешней поверхности космического объекта |
RU2603817C1 (ru) * | 2015-06-22 | 2016-11-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Устройство и способ исследования воздействия факторов космического пространства на вещества и микроорганизмы |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Международная космическая станция. Российский сегмент. Космическая биология и медицина. Том 1, с.323. * |
Международная космическая станция. Российский сегмент. Космическая биология и медицина. Том 1, с.323. Российская Академия наук, Институт медико-биологических проблем. Москва, 2011. * |
Российская Академия наук, Институт медико-биологических проблем. Москва, 2011. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
McDonnell | Microparticle studies by space instrumentation. | |
Bradley et al. | An interplanetary dust particle linked directly to type CM meteorites and an asteroidal origin | |
RU2536746C2 (ru) | Устройство для отбора проб космонавтом с внешней поверхности космического объекта | |
RU2703208C1 (ru) | Устройство для забора проб космонавтом в скафандре с внешней поверхности гермооболочки космического объекта | |
Kempf et al. | Linear high resolution dust mass spectrometer for a mission to the Galilean satellites | |
Backes et al. | BiBlade sampling tool validation for comet surface environments | |
Usui et al. | Martian moons exploration (MMX): Japanese Phobos sample return mission | |
Hanner et al. | The mineralogy of cometary dust | |
RU2603817C1 (ru) | Устройство и способ исследования воздействия факторов космического пространства на вещества и микроорганизмы | |
Sekine et al. | Exploration of Enceladus' water-rich plumes toward understanding of chemistry and biology of the interior ocean | |
Kurosawa et al. | Shock vaporization/devolatilization of evaporitic minerals, halite and gypsum, in an open system investigated by a two‐stage light gas gun | |
Siraj et al. | Physical Considerations for an Intercept Mission to a 1I/’Oumuamua-Like Interstellar Object | |
Palme et al. | Origin of chondrules and matrix in carbonaceous chondrites | |
Glavin et al. | The CAESAR New Frontiers mission: comet surface sample acquisition and preservation | |
JP3572487B2 (ja) | 宇宙漂流物体の捕獲装置 | |
Nakamura-Messenger et al. | The CAESAR new frontiers comet sample return mission | |
McDonnell et al. | A dust impact detection system for the Giotto Halley Mission | |
Rosenblatt et al. | Phobos sample return mission: Prediction of Phobos composition from a giant impact and implications for the MMX/JAXA mission | |
Wooden et al. | Crystalline Silicates, Comets, and Protoplanetary Disk Evolution | |
Hayes | The Comet Astrobiology Exploration Sample Return | |
Hayes Jr et al. | The Comet Astrobiology Exploration SAmple Return (CAESAR) Mission | |
CN220663462U (zh) | 一种高温实验用密封样品容器 | |
Hayes et al. | The CAESAR New Frontiers Mission | |
Lunine et al. | The CAESAR new frontiers mission: returning a sample of a cometary nucleus | |
DiGregorio | Unraveling the mystery of the solar system |