Основы проектирования и отработки транспортных и ориентирующих робототехнических систем космического назначения

• Автор: Маленков, Михаил Иванович
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 54 с. : ил.; 20х15 см

Общая характеристика работы

Актуальность В последние десятилетия XX века начался этап исследования Луны, планет и их спутников с помощью различного рода приборов и инструментов, доставляемых непосредственно на поверхность этих небесных тел. Успешная эксплуатация «Лунохода 1 и 2» на поверхности Луны, разработка и реализация советских и американских проектов исследования Марса н Фобоса показали, что объем получаемой научной информации существенно увеличивается, если научная аппаратура размещается на своеобразных транспортных средствах-планетоходах.
Для проведения научных экспериментов контактными методами целесообразно оснащение этих транспортных средств специальными манипуляторами, способными определенным образом ориентировать научные приборы, например, выносить и устанавливать блоки детектирования на изучаемую поверхность, доставлять на борт образцы внеземного грунта. Планетоходы и их бортовые манипуляторы составляют класс транспортных (мобильных) и ориентирующих (поворотных или манипуляционных) робототехнических систем космического назначения (РС КН) инопланетного базирования, обеспечивающих перемещение полезных нагрузок (ПН) относительно базовой поверхности.
К этому же классу РС КН, но орбитального базирования могут быть отнесены бортовые системы орбитальных кораблей (ОК) н орбитальных станции (ОС), предназначенные для обслуживания (перемещения, наведения, развертывания, фиксации и расфиксации) служебной и научной аппаратуры. Это, например, система транспортной тележки (СТТ) для перемещения грузов н космонавтов по внешним поверхностям больших ОС; бортовые манипуляторы (БМ) ОК и ОС; система крепления и развертывания БМ (СКР БМ); платформы точного наведения (Г1ТН) оптических или иных осей визирования научных приборов.
Несмотря на разнообразие конструктивных исполнений, все РС КН инопланетного н орбитального базирования имеют общие свойства, а практическое создание этих систем связано с решением сходных проблем. В 60-90-ых годах научные исследования и разработки по различным аспектам этих проблем проводились учеными н инженерами ИСК «Энергия», ОКБ им. С.АЛавочкина, ЦНИИ РТК, ИКИ РАН, ИПМ им. М.В.Келдыша РАН, ИП Механики РАН, ИМАШ РАН, ГЕОХИ им. Вернадского РАН, ЦНИИМАШ, ГКНПЦ им. Хруннчева, КБ ЭМ, ЦНИИАГ, НИИ КП, НИИ ПМ и других предприятий н институтов.
В этой масштабной работе больших коллективов я отдельных ученых основной научной специализацией ОАО «ВНИИТРАНСМАШ» в целом и автора в частности на протяжении длительного времени являлись самоходные шасси (СШ) - роверы1, «о многом определяющие технический облик планетоходов. В последующем опыт :>.«тегирования в отработки планетоходов был использован при разработке проекта ГГ для международной космической станции (МКС) и создании других типов РС ' 1 - СКР БМ для ОК «Буран», БМ для демонстраторов марсохода и лунохода, ПТН
>ер (rover) - в англоязычной технической литературе наименование планетоходов н других лдоюяных транспортных средств, предназначенных для движения по неподготовленной мс-

«Орнеитатор» дла ОС «Мир», двухосной платформы наведения (ДГТН) «Луч» даЦ МКС, а также при конверсии космических технологий для создания наземных транспортных роботов, пригодных к эксплуатации в опасных средах.
В диссертации изложены научно обоснованные технические н технологические решения по концепции, конструкции и обеспечению заданного ресурса перечисленных образцов новой космической техники, дано научное обобщите многолетнего опыта разработок, результатов исследований и методов ааэемиых испытаний мсн; б ильных я поворотных РС КН и их основных подсистем: ходовой части и приводов. Внедрение технических решений, положений и выводов диссертации вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса а передовой области практической космонавтики, закрепляет приоритеты отечественных достижений в этой области и, таким образом, явлвется чрезвычайно актуальным.
Цел* и задели диссертации. Основной целью диссертации является разработка научных основ расчета, проектирования и испытаний ходовой части, приводных модулей и несущей конструкции транспортных и ориентирующих РС КН, начиная с постановки задачи и формулирования требований и кончи наземной отработкой экспериментальных образцов, а также краткое обобщенное изложение конкретных результатов проведенных автором исследований на основе анализа ранее опубликованных им научных работ, известных широкому кругу специалистов в области кос-! мической и экстремальной робототехники в России и за рубежом.
Для достижения згой цели в диссертации решаются следующие задачи:
анализ стратегии использования транспортных и ориентирующих РС КН при изучении и освоении космического пространства, систематизация сведений о! выполняемых Маи типовых функциях и операциях;
анализ н систематизация данных об условиях доставки и эксплуатации РС! КН на поверхности небесных тел и орбитах искусственных спутников Земли и планет н формирование на этой основе технических требований к их конструкции, механическим и электрическим интерфейсам с бортом посадочных блоков (ПБ), а также с бортом ОК и ОС;
- обоснование н выбор критериев для сопоставления и оптимизации технических и технологических решений, принимаемых разработчиками на различных ста-! днях проектирования и отработки;
- обоснование новых подходов к проектированию ходовой части (ХЧ) н приводных модулей (ПМ) мобильных РС КН, синтез ношах схем и конструкций колесного движителя, механизмов шагания и разворота колес, Обеспечивающих возможность трансформации ходовой части с изменением габаритных размеров планетоходов; комбинирования способов передвижения в зависимости от внешних условий; адаптации ходовой части к рельефу местности; маневрирования на ограниченных площадках;
- разработка новых принципиальных решений по конструкции ПМ нобиле них и поворотных РС КН, синтез встроенных узлов этих модулей, обеспечивающих заданные тягово-динамические характеристики, и возможность реализации программных режимов управления ;

39. Маленков М.И., Белоугов Г.С., Владыкин С.А. и Горбунов В.Л. Концепция передвижения транспортных средств на больших орбитальных станциях // Вестник транспортного машиностроения, НТЦ «Информатика», №3. - СПб., 1996. - С.63-67.
40. Маленков М.И. Мобильные роботы космического назначения // Тез. докл. школы-семинара «Мобильные роботы», Ин-т Механики МГУ. - М., 1998. - С.68-83.
41. Кемурджиан А.Л., Маленков М.И. Роль С.П.Королева и Г.Н.Бабакина в становлении и развитии космической тематики во ВНИИТРАНСМАШ // Тез. докл. XXIII чтений по космонавтике, ИИЕТ РАН. - М., 1999. - С.25-26.
42. Маленков М.И. Разработки ВНИИТРАНСМАШ в области космической робототехники // Докл. на XI симпозиуме по истории авиации и космонавтики, ИИЕТ РАН. - М., СПб., 1997.
43. Маленков М.И., Кемурджиан А.Л. Опыт разработки и эксплуатации робототехнического комплекса СТР-1 при расчистке кровель ЧАЭС в 1986 году // Труды X конф. «Экстремальная робототехника», СПб ГТУ. -СПб., 1999. - С.48-55.
III Авторские свидетельства и патенты на изобретения
44. A.c. № 398423. Мотор-колесо. Корепанов Г.Н., Комиссаров В.И., Маленков М.И. и др., 1969.
45. A.c. № 329044. Двухступенчатая коробка передач транспортной машины, Корепанов Г.Н., Комиссаров В.И., Маленков М.И. и др., 1969.
46. A.c. № 343095. Планетарный зубчатый редуктор с коническими колесами, КоЙнаш В.И., Корепанов Г.Н., Маленков М.И. и др., 1969.
47. A.c. № 428971. Силовая передача транспортного средства, Корепанов Г.Н., Комиссаров В.И., Маленков М.И. и др., 1971.
48. A.c. № 527332. Шагающее транспортное средство, Корепанов Г.Н., Рыков Г.И., Маленков М.И. и др., 1972.
49. A.c. № 552232. Колесно-шагающий движитель, Кажукало И.Ф., Комиссаров
В.И., Маленков М.И. идр., 1976. ,
50. A.c. № 6508777. Колесно-шагающий движитель, Гринев В.В., Кажукало И.Ф., Маленков М.И. и др., 1978.
51. A.c. № 659446 Кажукало И.Ф., Комиссаров В.И., Маленков М.И., Рыков Г.И. Устройство для обеспечения движения транспортного средства в колесношагающем режиме, 1979.
52. A.c. X« 679465. Колесо транспортного средства для передвижения в условиях вакуума, Громов В.В., Егоров А.И., Маленков М.И. и др., 1980.
53. A.c. № 679465. Колесно-шагающий движитель, Гринев В.В., Кажукало И.Ф., Маленков М.И. и др., 1980.
54. A.c. № 839740. Егоров А.И., Маленков М.И., Митин Б.В. Колесо транспортного средства, 1981.
55. A.c. № 880852. Колесно-шагающий движитель, Бечвай Н.Е., Гринев В.В., Маленков М.И. и др., 1981.
56. A.c. № 908646. Колесно-шагающий движитель, Владыкин С.А., Гринев В.В., Маленков М.И. и др. 1981.
57. A.c. № 921936. Колесно-шагающий движитель, Кажукало И.Ф., Кемурджиан АЛ. Маленков М.И. и др., 981.