stringtranslate.com

Канадарм

Canadarm или Canadarm1 (официально Shuttle Remote Manipulator System или SRMS , также SSRMS ) — это серия роботизированных рук , которые использовались на орбитальных кораблях Space Shuttle для развертывания, маневрирования и захвата полезных грузов . После катастрофы Space Shuttle Columbia Canadarm всегда работала в паре с Orbiter Boom Sensor System (OBSS), которая использовалась для осмотра внешней части шаттла на предмет повреждений системы тепловой защиты .

Разработка

Реплика Canadarm в натуральную величину в Европейском космическом центре в Бельгии

В 1969 году Канада была приглашена Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) для участия в программе Space Shuttle . [1] В то время еще не было решено, что именно будет означать это участие, но система манипулятора была определена как важный компонент. [1] Канадская компания DSMA ATCON разработала робота для загрузки топлива в ядерные реакторы CANDU ; этот робот привлек внимание НАСА. [1] В 1975 году НАСА и Канадский национальный исследовательский совет (NRC) подписали меморандум о взаимопонимании, согласно которому Канада разработает и построит Canadarm. [2]

NRC заключила контракт на поставку манипулятора с компанией Spar Aerospace (теперь MDA ). [3] В рамках этого контракта на проектирование, разработку, испытания и оценку были созданы три системы: инженерная модель для помощи в проектировании и испытаниях Canadarm, квалификационная модель, которая прошла испытания на воздействие окружающей среды для квалификации конструкции для использования в космосе, и летный блок.

Конечный эффектор

Энтони «Тони» Зубжицкий, инженер-конструктор в DSMA ATCON, [4] будучи прикомандированным к SPAR, создал концепцию Canadarm End Effector, вдохновленную эластичной лентой вокруг его пальцев. [4] Зубжицкий официально представил эту концепцию должностным лицам NASA. [4] Фрэнк Ми, глава лаборатории механических разработок SPAR, построил прототип конечного эффектора на основе концепции Тони и считается SPAR [4] изобретателем Canadarm End Effector. Конструкция с тремя проводами-кроссоверами победила механизмы в виде когтей и другие, такие как модель диафрагмы камеры, [4] которые рассматривались.

Элементы управления и программное обеспечение

Основные алгоритмы управления были разработаны SPAR и субподрядчиком Dynacon Inc. из Торонто . CAE Electronics Ltd. в Монреале предоставила дисплей и панель управления, а также ручные контроллеры, расположенные в кормовой части шаттла. Другие электронные интерфейсы, сервоусилители и стабилизаторы напряжения, расположенные на Canadarm, были спроектированы и изготовлены SPAR на ее заводе в Монреале. Графитовая композитная стрела, которая обеспечивает структурное соединение между плечом и локтевым суставом, и аналогичная стрела, которая соединяет локоть с запястьем, были произведены General Dynamics в Соединенных Штатах . Dilworth, Secord, Meagher and Associates, Ltd. в Торонто были заключены контракты на производство инженерной модели конечного эффектора, затем SPAR разработала конструкцию и изготовила квалификационные и летные блоки. Программное обеспечение полета Space Shuttle, которое контролирует и управляет Canadarm, было разработано в Хьюстоне, штат Техас , Федеральным системным подразделением IBM . Подразделение космических транспортных систем компании Rockwell International спроектировало, разработало, испытало и построило системы, используемые для крепления Canadarm к грузовому отсеку орбитального аппарата.

Церемония принятия в НАСА состоялась в RMS Division компании Spar в Торонто 11 февраля 1981 года. [1] Здесь Ларкин Кервин , тогдашний глава NRC, дал SRMS неофициальное название Canadarm. Первоначально этот термин был придуман доктором Уолли Червински для использования Ларкином Кервином во время его выступления на пресс-конференции. [1] Менеджер проекта NRC Canadarm, доктор Арт Хантер, работал с коллегами, NASA и Spar, над добавлением канадского флага и словесного знака на руку, чтобы канадские цвета развевались вместе с цветами США.

Первая Canadarm была доставлена ​​в NASA в апреле 1981 года. [5] Астронавт Джудит Резник разработала программное обеспечение NASA и бортовые рабочие процедуры для системы. [6] Всего было построено и доставлено в NASA пять рук — №№ 201, 202, 301, 302 и 303. Рука 302 была потеряна в результате аварии Challenger . [7]

Дизайн и возможности

Стори Масгрейв , закрепленный на конце Canadarm, готовится к подъему на вершину космического телескопа Хаббл во время миссии STS-61 .

Оригинальная Canadarm была способна выводить в космос полезную нагрузку весом до 65 000 фунтов (29 000 кг). [8] В середине 1990-х годов система управления рукой была переработана для увеличения грузоподъемности до 586 000 фунтов (266 000 кг) для поддержки операций по сборке космической станции. [9] Несмотря на то, что двигатели руки способны маневрировать с полезными грузами массой загруженного автобуса в космосе, на земле двигатели руки не могут поднять собственный вес руки. [3] Поэтому NASA разработало модель руки для использования в своем учебном центре в Космическом центре Джонсона, расположенном в Хьюстоне, штат Техас . Canadarm также может извлекать, ремонтировать и выводить на орбиту спутники, предоставлять мобильную выдвижную лестницу для членов экипажа , работающих вне корабля, для рабочих станций или фиксаторов ног, а также использоваться в качестве инспекционного средства, позволяющего членам экипажа просматривать поверхности орбитального аппарата или полезной нагрузки через телевизионную камеру на Canadarm.

Базовая конфигурация Canadarm состоит из манипулятора, дисплея Canadarm и панели управления, включая вращательные и поступательные ручные контроллеры на станции экипажа в кормовой части палубы, а также интерфейсный блок контроллера манипулятора, который взаимодействует с компьютером орбитального аппарата. Один член экипажа управляет Canadarm с кормовой станции управления палубы, а второй член экипажа обычно помогает с работой телевизионной камеры. Это позволяет оператору Canadarm наблюдать за работой Canadarm через полезную нагрузку и верхние окна в кормовой части палубы, а также через мониторы замкнутой телевизионной системы на станции экипажа в кормовой части палубы.

Canadarm оснащена взрывчатым механизмом, позволяющим сбрасывать руку. Эта система безопасности позволила бы закрыть двери грузового отсека Orbiter в случае, если бы рука вышла из строя в выдвинутом положении и не могла быть втянута. [3]

Canadarm имеет длину 15,2 метра (50 футов) и диаметр 38 сантиметров (15 дюймов) с шестью степенями свободы . Он весит 410 килограммов (900 фунтов) сам по себе и 450 килограммов (990 фунтов) как часть общей системы. Canadarm имеет шесть сочленений, которые примерно соответствуют сочленениям человеческой руки, с плечевыми шарнирами рыскания и тангажа, локтевым шарниром тангажа и запястными шарнирами тангажа, рыскания и крена. [10] Конечный эффектор — это блок на конце запястья, который захватывает захватное приспособление полезной нагрузки . Два легких сегмента стрелы называются верхней и нижней руками. Верхняя стрела соединяет плечевые и локтевые суставы, а нижняя стрела соединяет локтевые и запястные суставы. [11] [10]

История обслуживания

Питер Дж. К. Вайсофф на конце руки, 1993 г.
Canadarm2 движется к секции фермы P5, удерживаемой Canadarm корабля Discovery , в рамках подготовки к передаче во время полета STS-116 .

Имитация Canadarm, установленная на космическом челноке Enterprise, была замечена, когда двери грузового отсека прототипа орбитального корабля были открыты для тестирования ангарных сооружений в начале программы Space Shuttle. [12] Canadarm впервые была испытана на орбите в 1981 году во время миссии STS-2 космического челнока Columbia . Ее первое эксплуатационное использование состоялось во время миссии STS-3 для развертывания и маневрирования пакета плазменной диагностики. [7] Впоследствии Canadarm совершила более 90 полетов со всеми пятью орбитальными кораблями.

С момента установки Canadarm2 на Международной космической станции (МКС) эти два рычага использовались для передачи сегментов станции для сборки от Canadarm орбитального аппарата к Canadarm2; использование обоих элементов в тандеме получило в СМИ прозвище «канадское рукопожатие». [13]

Выход на пенсию

90-я и последняя миссия шаттла Canadarm состоялась в июле 2011 года на STS-135 , доставив MPLM Raffaello на МКС и обратно. Он выставлен вместе с Atlantis в комплексе посетителей Космического центра Кеннеди . Canadarm Discovery выставлен рядом с ним в Центре Удвара-Хейзи Национального музея авиации и космонавтики . [14] Endeavour оставил свой OBSS на Международной космической станции в рамках своей последней миссии , в то время как его Canadarm изначально планировалось выставить в штаб-квартире Канадского космического агентства (CSA). [14] Однако Canadarm Endeavour теперь находится в постоянной экспозиции в Канадском музее авиации и космонавтики в Оттаве . [15] [16] [17] Последний из Canadarms, побывавший в космосе, SRMS, запущенный на борту Atlantis в ходе STS-135 в июле 2011 года, был отправлен в Космический центр имени Джонсона в Хьюстоне для инженерного изучения и возможного повторного использования в будущей миссии. [18]

Производные

Канадарм2

Более крупный Canadarm2 , созданный на основе Canadarm1, используется для причаливания ферм, причаливания коммерческих кораблей и осмотра всей Международной космической станции .

Канадарм3

Меньший Canadarm3 будет использоваться для причаливания модулей и осмотра Лунных ворот . [19] В июне 2024 года полный контракт на проектирование и строительство манипулятора был присужден MDA Space . [20]

В популярных СМИ

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Дотто, Лидия (1992). Наследие совершенства: 25 лет в Spar Aerospace Limited. Дэвид Стил. Канада: Spar Aerospace Limited. стр. 41–42. ISBN 0-9696618-0-0. [Фрэнк] Ми — изобретатель руки Canadarm, технически известной как «конечный эффектор».
  2. ^ Уилкс, Брайан (2004). Просмотр научных исследований на федеральном уровне в Канаде: история, исследовательская деятельность и публикации. University of Toronto Press. стр. 117. ISBN 9780802088116. Получено 22 ноября 2013 г.
  3. ^ abc Гарри Линдберг. "Канадарм и его связи с U of A". Журнал инженеров U of A. Университет Альберты. Архивировано из оригинала 29 ноября 2004 года . Получено 7 декабря 2011 года .
  4. ^ abcde Мельбурн, Джеймс В. (2001). Make The Wind Blow . Heirloom Publishing Inc. стр. 62–77. ISBN 0-9694247-8-7.
  5. ^ "The Shuttle Remote Manipulator System – The Canadarm". IEEE Canada . Получено 22 ноября 2013 г.
  6. ^ Женщины-инженеры: переосмысление достижений и влияния женщин в науке , Джилл С. Титжен, Springer 2016, стр. 72
  7. ^ ab "История полетов Canadarm". Канадское космическое агентство. 28 октября 2011 г. Получено 27 октября 2012 г.
  8. ^ Демео, ME (январь 1990 г.). "ИССЛЕДОВАНИЕ ОСУЩЕСТВИМОСТИ ЛЕТНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА С ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ И КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО МАНИПУЛЯТОРА (RMS)" (PDF) .
  9. ^ «Роботизированная рука космического челнока Canadarm отмечает 25-летие в космосе».
  10. ^ ab "Структура Canadarm". Архивировано из оригинала 10 июня 2020 г. Получено 19 мая 2020 г.
  11. ^ "RMS: PAYLOAD DEPLOYMENT AND RETRIEVAL SYSTEM". Архивировано из оригинала 31 декабря 2016 года . Получено 20 февраля 2007 года .
  12. ↑ Рэй, Джастин (5 января 2011 г.). «Ангар космического челнока Ванденберга». Spaceflight Now . Получено 27 октября 2012 г.
  13. ^ «Coming to space: A Canadarm handshake?». CBC News . 11 августа 2006 г. Получено 27 января 2024 г.
  14. ^ Крис Гебхардт (17 ноября 2010 г.). «Планы выхода Discovery на пенсию проливают свет на судьбу роботизированной руки». NASASpaceflight . Получено 27 октября 2012 г.
  15. ↑ Энди Джонсон (2 мая 2013 г.). «Открывая экспонат, Хэдфилд отправляет первую Canadarm „последнюю команду“ из космоса». CTV News . Получено 2 мая 2013 г.
  16. ↑ Элизабет Хауэлл (2 мая 2013 г.). «Роботизированная рука космического челнока выставлена ​​на обозрение в Канадском музее». Space.com . Получено 2 мая 2013 г.
  17. ↑ Канадское космическое агентство (2 мая 2013 г.). «Министр Мур представляет экспозицию канадской национальной космической иконы: Canadarm». Канадское космическое агентство . Архивировано из оригинала 6 мая 2013 г. Получено 1 июля 2013 г.
  18. ^ "Canadarm на выставке: роботизированная рука космического челнока представлена ​​в канадском музее". 2 мая 2013 г.
  19. ^ Семенюк, Иван (28 февраля 2019 г.). «Космическая программа Канады устанавливает новый курс с исторической приверженностью лунному форпосту». The Globe and Mail . Торонто . Получено 3 марта 2019 г.
  20. ↑ Агентство, Канадский космос (27 июня 2024 г.). «Канада начинает детальное проектирование, строительство и тестирование Canadarm3 для Gateway». www.canada.ca . Получено 29 июня 2024 г.
  21. ^ "Google doodle чествует Canadarm в 31 год". CBC News . 13 ноября 2012 г. Получено 13 ноября 2012 г.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Canadarm .