Пристрій для проведення ремонтних робіт в умовах відкритого космічного простору

Реферат: Пристрій для проведення ремонтних робіт в умовах відкритого космічного простору містить параболічне дзеркало із вісесиметричним центральним отвором і затвором, контрвідбивач та опорний стенд. Дзеркало обладнано механізмом осьового переміщення, а опорний стенд виконано з можливістю переміщення його по поверхні космічного корабля. UA 90553 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ РЕМОНТНИХ РОБІТ В УМОВАХ ВІДКРИТОГО КОСМІЧНОГО ПРОСТОРУ UA 90553 U UA 90553 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до космічних технологій, зокрема до пристроїв для проведення самопоширюваного високотемпературного синтезу (СВС) матеріалів та може бути застосована для проведення ремонтних робіт в умовах відкритого космічного простору. Дослідження СВС матеріалів в земних умовах показали, що дане явище - це сукупність складних фізико-хімічних процесів, таких як плавлення частинок вихідних реагентів, розтікання розплавів, десорбція домішкових газів, зародження і ріст кристалічних зерен, причому багато параметрів цього процесу залежать від гравітації. Зазначені особливості роблять СВС перспективною технологією для отримання у відкритому космосі нових матеріалів, таких як тугоплавкі високопористі матеріали (піноматеріали), а також безпористі композиційні матеріали з унікальною мікроструктурою. Піноматеріали з пористістю більше 90 % використовуються як теплоізолюючі покриття космічних апаратів. Важливими є ремонтні операції шляхом синтезу матеріалу покриття із екзотермічних порошкових заготовок на поверхні космічного корабля, що можуть здійснюватися космонавтами, які вийдуть у відкритий космічний простір. Відомий пристрій для проведення самопоширюваного високотемпературного синтезу всередині космічного корабля (Патент Російської Федерації № 2245222, МПК B22F 3/23, опубл. 27.01.2005, бюл. № 3), що містить контейнер та реакційну камеру, в якій встановлено ініціюючий пристрій, який складається з електричного підпалювача та займистої суміші для підпалювання порошкових пресовок. Недоліком даного пристрою є неможливість його використання для проведення ремонтних робіт у відкритому космічному просторі. Відомий пристрій для проведення СВС (Патент України № 17774, МПК B22F 3/12, опубл. 16.11.2006, бюл. № 10), де нагрівання пресовки та її підпалювання проводиться дзеркалом концентратором сонячного випромінювання шляхом послідовного переміщення тримача із зразком з позиції нагрівання у позицію підпалювання і назад. Недоліками пристрою є: наявність рухомого елемента, яким є тримач із зразком, через що неможливо використовувати пристрій на поверхні космічного корабля; опорний стенд є стаціонарним відносно поверхні, на якій він розміщений. Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, є установка "Геліос 1" (Дверняков B.C. Использование гелиоустановок ИПМ АН УССР для лучевой технологии, исследования свойств и создания новых материалов, в кн. Исследования материалов в условиях лучистого нагрева, "Наукова думка", Киев, 1975, с. 3-12), що містить параболічне дзеркало з вісесиметричною центровою порожниною та затвором, контрвідбивач та опорний стенд. Концентроване сонячне випромінювання спрямовується по оптичній схемі Касегрена контрвідбивачем через центральний отвір параболічного дзеркала на тримач із зразком. Недоліками конструкції пристрою є: наявність рухомого елемента, яким є тримач із зразком, через що неможливо використовувати пристрій на поверхні космічного корабля у відкритому космічному просторі; опорний стенд параболічного дзеркала є стаціонарним відносно поверхні, на якій він розміщений. В основу корисної моделі поставлена задача розробити пристрій для проведення ремонтних робіт в умовах відкритого космічного простору, в якому шляхом модифікації конструкції параболічного дзеркала та опорного стенда забезпечується мобільність пристрою, що дозволяє його використання для ремонту поверхні космічного корабля. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для проведення ремонтних робіт в умовах відкритого космічного простору, що містить параболічне дзеркало із вісесиметричним центральним отвором і затвором, контрвідбивач та опорний стенд, згідно з корисною моделлю, дзеркало обладнано механізмом осьового переміщення, а опорний стенд виконано з можливістю переміщення його по поверхні космічного корабля. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена схема пристрою для проведення ремонтних робіт в умовах відкритого космічного простору. Пристрій містить параболічне дзеркало 7, контрвідбивач 2, мобільний опорний стенд 3, механізм осьового переміщення параболічного дзеркала 4 і затвор 5. Мобільний опорний стенд 3 складається з двох однакових частин, що розташовані симетрично відносно оптичної осі 8. Пристрій для проведення ремонтних робіт в умовах відкритого космічного простору працює таким чином. Мобільний опорний стенд 3 переміщають по поверхні космічного корабля з тим, щоб розмістити дзеркало 1 над дефектом поверхні корабля 6 (тріщина, вибоїна). Дефект 6 накривають ремонтною заготовкою 7 - композиція із екзотермічної порошкової суміші. Наводять дзеркало 1 на Сонце, за допомогою механізму осьового переміщення 4 встановлюють дзеркало у позицію А для попереднього нагрівання всієї заготовки 7 та прилеглої ділянки поверхні корабля, і відкривають затвор 5. Переводять дзеркало 1 у позицію В, що відповідає фокусній відстані дзеркала 1 (позиція гострого фокусу, область максимальної концентрації сонячного 1 UA 90553 U 5 10 15 20 випромінювання). На параболічне дзеркало 1 падають сонячні промені і, відбиваючись від його поверхні і поверхні контрвідбивача 2, концентруються на поверхні заготовки 7 та ініціюють процес СВС матеріалу заготовки на дефектній ділянці 6. Після початку процесу горіння матеріалу заготовки 7 дзеркало 1 переводять у позицію А і закривають затвор 5. Роботу запропонованого пристрою відпрацювали в земних умовах на модельних екзотермічних порошкових сумішах. Змішали порошок нікелю та титану, додали водний розчин рідкого скла у співвідношенні 2:1. Суспензією покрили металеву фольгу, таким чином отримавши робочу заготовку 7 якою накрили вибоїну у сталевій пластині 6. Закріплене на мобільному стенді 3 параболічне дзеркало 1 діаметром 1,5 м з центровим отвором діаметром 30 см, направили на Сонце, поставивши дзеркало у позицію А, що відповідало відстані 15 см від вершини параболоїда до площини пластини, і відкрили затвор 5. Попередньо нагрівши ремонтну заготовку 7 до 720 °C відбитим від контрвідбивача 2 потоком концентрованого сонячного випромінювання, дзеркало 1 перевили у позицію А, що відповідало відстані 25 см від вершини параболоїду до площини пластини та підпалили заготовку 7. Дзеркало 1 перевели у позицію А і закрили затвор 5. В процесі горіння заготовки 7 пройшли процеси СВС суміші Ni і Ті з утворенням сплаву нікеліду титану в рідкому стані, який заповнив вибоїну сталевої пластини 6 та закріпився в ній при охолодженні. Проведені оцінки якості виконаної ремонтної операції дали в цілому позитивні результати, що дозволяє рекомендувати пристрій, що пропонується, до використання при проведенні ремонтних робіт в умовах відкритого космосу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Пристрій для проведення ремонтних робіт в умовах відкритого космічного простору, що містить параболічне дзеркало із вісесиметричним центральним отвором і затвором, контрвідбивач та опорний стенд, який відрізняється тим, що дзеркало обладнано механізмом осьового переміщення, а опорний стенд виконано з можливістю переміщення його по поверхні космічного корабля. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2