?

Манипулятор для космического корабля "Буран" был разработан в Государственном научном центре - Центральном научно-исследовательском и опытно-конструкторском институте робототехники и технической кибернетики (ГНЦ ЦНИИ РТК РФ) (Санкт-Петербург). Это учреждение было организовано в конце 1960-х годов на основе Опытного конструкторского бюро технической кибернетики.

?

?? ?

?

?

Манипулятор "Бурана" на испытаниях на стенде, имитирующем невесомость. На фотографии видно, что манипулятор установлен по правому борту корабля и фиксируется в транспортном положении тремя узлами, поддерживающими манипулятор в подвижных сочленениях звеньев.

Для проведения испытаний в институте создали уникальный стенд (фото справа). Манипулятор, предназначенный для работы в открытом космосе, размещают на платформу, опирающуюся на воздушную подушку. Подобным образом проверяют и отрабатывают перемещение различных грузов в условиях искусственной невесомости. Манипулятор общей длиной (в "вытянутом" транспортном положении) 15 метров действует в трех плоскостях и имеет шесть вращательных степеней свободы. Система бортовых манипуляторов (СБМ) орбитального корабля состоит из двух манипуляторов весом по 360 кг - основного и резервного. На конце каждого манипулятора смонтирован захват, которым удерживается и перемещается полезный груз, при этом за ходом операции оператор наблюдает с помощью двух независимых телекамер, поворачивающихся в двух плоскостях, а прожектор освещает захват и нужное место на наружной поверхности космического аппарата или орбитальной станции.

?

Бурановский манипулятор имеет кинематическую схему, сходную с манипулятором Space Shuttle (RMS). Кроме шести вращательных степеней подвижности, он имеет одну транспортную степень (для начальной установки в грузовом отсеке корабля при закрытых створках грузового отсека). Звенья манипулятора ("плечо" и "локоть") выполнены шарнирно-стержневыми из легких, но прочных композиционных материалов (углепластика), которые приспособлены для космических условий с резким перепадом температур.

?

Управление манипулятором осуществляется через коммутатор, связанный с приводами звеньев и бортовым цифровым вычислительным комплексом (БЦВК), что позволяет использовать несколько режимов управления.

?

В режиме ручного управления действиями манипулятора руководит оператор с помощью двух рукояток на пульте управления манипуляторами, расположенном на задней стенке в командном отсеке кабины корабля. Одна рукоятка обеспечивает перемещение собственно манипулятора, а другая связана непосредственно с захватами. Контроль за операцией оператор осуществляет с помощью уже упомянутой выносной телевизионной системы.

?

Последовательность преобразования конфигурации орбитального корабля из стартовой в рабочую орбитальную

?

В автоматическом режиме управления манипулятор действует по заложенной в БЦВК программе. При этом БЦВК осуществляет связь манипулятора с оборудованием, размещенным вне корабля, рассчитывает оптимальную траекторию и требуемую скорость перемещения захватов с грузом, непрерывно контролируя работу всей системы, и при необходимости, внося необходимые коррективы.

?

В режиме целеуказания манипулятор может самостоятельно переместить захваты с полезным грузом в заранее заданную точку пространства.

?

Предусмотрен и резервный режим работы, при котором управляющие команды поступают на каждый шарнир манипулятора.

?

В отличие от своего американского аналога RMS, манипулятор "Бурана" имеет одну принципиальную особенность - он может управляться не только с борта орбитального корабля, но и с Земли. В этом случае в процессе работы из космоса напрямую в наземный Центр управления полетом (ЦУП) "сбрасывается" большой объем телеметрической информации, которая мгновенно анализируется, обрабатывается и полученные команды столь же быстро отправляются на орбиту и поступают в блок памяти БЦВК, откуда они передаются на манипулятор. Таким образом, оператор, находящийся в ЦУПе, сможет производить работы в открытом космосе с борта корабля, выполняющего непилотируемый автоматический полет.

?

Технические характеристики

?Число степеней свободы 6 вращательных

?Грузоподемность, т 30

?Рабочая зона сфера радиусом 15,5 м

?Максимальная скорость, см/сек:

? ? ? ? ? с грузом

? ? ? ? ? без груза

10

30

?Точность позиционирования, см 3

Что же касается программ, помещаемых в блоках памяти БЦВК, то разработчики предусмотрели их хранение в основном и дополнительных блоках. Такое решение позволяет гибко планировать программу полета в зависимости от наличия или отсутствия экипажа на борту корабля.

В связи с закрытием программы "Энергия-Буран" манипулятор орбитального корабля так и не был испытан в условиях космического полета (в первом и единственном полете "Бурана" он не устанавливался, а второй полет в декабре 1991 г., в котором предусматривалось его испытание, так и не состоялся), однако проведенное наземное натурное и компьютерное моделирование позволило определить следующие особенности его движения:

- движение пустого схвата сопровождается колебаниями с амплитудой 7-10 см и частотой 0.5-1 Гц;

- при работе с грузом около 1 т амплитуда колебаний схвата за счет суммарной упругости (основная упругость сосредоточена в шарнирах и в схвате в месте крепления груза) составила 50 см;

- остановка груза весом 1.5 т и 6 т сопровождается колебательным переходным процессом со временем затухания порядка 2 и 4 минут соответственно.

?

Далее мы приводим иллюстрации из различных источников, предоставленные В.Лебедевым

?

?

Крепление бортового манипулятора:

??

?

Бортовой манипулятор

(цветные фотографии сделаны в помещении ВНИИТрансМаш, г.Санкт-Петербург, и публикуются с разрешения Прыгичева Т.В.):

?

?

Вид с корневого ("плечевого") узла крепления вдоль манипулятора ?

Вид на среднюю часть манипулятора ?

Вид на "кистевую" часть манипулятора

?

Вид на "локтевой сустав" манипулятора ?

Вид на "плечевой сустав" манипулятора ?

Вид на "кистевую" часть манипулятора

?

Демонстрация бортового манипулятора на одной из выставок ?

Вид на "кистевую" часть манипулятора

?

Для испытаний манипулятора в ГНЦ ЦНИИ РТК было построено специальное сооружение, позволявшее за счет специальной системы обезвешивания имитировать состояние невесомости, и производить наземную отработку манипулятора в условиях, максимально приближенных к натурным условиям реального космического полета:

? ? ?

?

?

?

Вид из командного отсека ?Бурана? на открытие створок грузового отсека и приведение бортовых манипуляторов из транспортного положения в рабочее:

? ?

?

?

Пример работы бортового манипулятора с модулем 37КБ:

?

?

?

?

?

?

- История создания "Бурана";

- Полет "Бурана";

- Описание "Бурана" в книге "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П.Королева: 1946-1996";

- Описание "Бурана" в книге Б.И.Губанова "Триумф и трагедия "Энергии". Размышления Главного конструктора";

? ? ?

? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ?

? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?

?

? ?

?

?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ?

?

?

?

? ? ? ? ?

?

? ?

?

?

? ?

?

?