Устройство воспроизведения эффектов искусственной гравитации - центрифуга короткого радиуса (ЦКР) ЦКР

ЦКР
Устройство воспроизведения
эффектов искусственной гравитации центрифуга короткого радиуса (ЦКР)
Магжанов Р.М.
Мазуров П.В.
Энергия - Сервис
л.1
ЦКР
Основание для разработки эскизного проекта:
• Эскизный проект на устройство воспроизведения эффектов искусственной гравитации –
центрифугу короткого радиуса (ЦКР) разработан на основании технического задания
«Разработка опытного образца устройство воспроизведения эффектов искусственной
гравитации – центрифуги короткого радиуса (ЦКР)» от 10.августа 2007 года.
Обозначение опытного образца (ЦКР):
Опытному образцу (ЦКР) предлагается дать обозначение:ЦКР.0000-0.
Материалы эскизного проекта (ЦКР):
Перечень материалов определен ведомостью эскизного проекта, в которую входят:
•ЦКР.0000-0ВЭП - Ведомость эскизного проекта;
•ЦКР.0000-0Е1 - Схема деления;
•ЦКР.0000- 0ПЗ – Пояснительная записка;
•ЦКР.0000-0ВО – Виды общие.
Энергия - Сервис
л.2
ЦКР
Назначение центрифуги короткого радиуса:
•Центрифуга короткого радиуса разрабатывается для создания нового перспективного
средства профилактики неблагоприятного влияния невесомости на организм
человека в сверхдлительных космических полетах,
а также совершенствования методик лечения и реабилитации пациентов с
нарушениями опорно-двигательного аппарата и сердечно сосудистой системы.
Область применения устройства:
•Область применения устройства воспроизведения эффектов искусственной
гравитации - проведение терапии и реабилитации больных с ишемическими
заболеваниями нижних конечностей, травмами ног, остеопенией и остеопорозом,
реализация и внедрение в практическое здравоохранение метода гравитационной
терапии в хирургии, травмотологии и ортопедии различных заболеваний.
Энергия - Сервис
л.3
ЦКР
Анализ существующих вариантов центрифуг короткого радиуса
(ЦКР) и их особенностей (размещения функциональных
составных частей, положительных и отрицательных аспектов и
пр.)
ЦКР NASA, 2004 г.
Энергия - Сервис
л.4
ЦКР
ЦКР ESA, 2006 г.
Энергия - Сервис
л.5
ЦКР
ЦКР NASDA (Япония), 2002 г.
Энергия - Сервис
л.6
ЦКР
ЦКР Института медико-биологических проблем, 1973-1979 гг.
Энергия - Сервис
л.7
ЦКР
Энергия - Сервис
л.8
ЦКР
Выбор облика центрифуги короткого радиуса (ЦКР) по результатам
проведенного анализа
●
Двухконсольная конструкция, позволяющая одновременно вращать 2-х человек.
●
Применение привода, закрытого кожухом, к которому крепятся подпорки консолей.
Полуоткрытый кожух с воздухозаборниками позволяет существенно упростить и
облегчить конструкцию привода и отказаться от примененной американцами системы
водяного охлаждения двигателя.
●
Компактность двигателя с редуктором обеспечивает возможность его установки без
применения фальшпола или приямка.
●
Крепление привода выполняется как в европейском варианте: рама вместе с приводом и
основанием монтируется на закладную плиту в полу.
●
Две консоли центрифуги выполнены в виде одной жесткой конструкции. Отсутствие
стойки в центральной части конструкции позволяет перемещать ложемент в любое
положение от оси вращения.
●
Ложемент и подножка (платформа для установки тренажера) выполнены в виде
раздельных элементов. Подножка совместно с велоэргометром крепится с
дискретностью 25 мм. к ложементу–трансформеру
Энергия - Сервис
л.9
ЦКР
●
Как у американцев ж/к монитор крепится к стойке ложемента, и, соответственно,
перемещается вместе с ложементом. Кроме того, на этой же стойке крепится устройство
для контроля периферического зрения «Периметр» и телекамера наблюдения за лицом
пациента.
●
Для защиты пациента от оптокинетических раздражителей во время вращения голова и
верхняя часть туловища (поверх стойки с «Периметром» и пр.) закрывается
светонепроницаемым колпаком (подобным Европейскому, но откидывающимся).
●
Возможность проведения вращений в положении «лежа» и «сидя» реализована в
Европейской ЦКР. Однако, примененная компоновка из 4 элементов (2 ложемента и 2
кресла) существенно усложняет конструкцию. Целесообразно применение
специального трансформируемого ложемента.
●
Полки для крепления аппаратуры для медицинского контроля и исследований
целесообразно разместить в центральной части ЦКР и под консолями.
●
Пульты управления ЦКР и контроля технических и медицинских параметров
выполнены по Европейскому образцу. Пультовая комната имеет окно в зал ЦКР,
расположенное выше верхнего края мониторов.
Энергия - Сервис
л.10
ЦКР
Устройство воспроизведения эффектов искусственной гравитации
Энергия - Сервис
л.11
ЦКР
Схема деления
Устройство воспроизведения
эффектов искусственной
гравитации
Помещения
под УВЭИГ
ЦКР
Система
медицинского
обеспечения,
включая пульт врача
Энергия - Сервис
Кабельная сеть
и монтажи
Система управления
центрифугой,
включая
пульт инженера
Система питания
и автоматики
л.12
ЦКР
Внешний вид помещения УВЭИГ
Поз.
Энергия - Сервис
Наименование
Колво
1
Зал ЦКР
1
2
Пультовая
1
3
ЦКР
1
4
Техническое помещение
2
5
Система освещения
1
6
Система вентиляции
1
7
Система питания
1
8
Система
пожаротушения
1
9
Пульт врача
1
10
Пульт инженера
1
11
Зона размещения
дополнительного
оборудования
1
л.13
ЦКР
Схема деления помещения УВЭИГ
Энергия - Сервис
л.14
ЦКР
Технические характеристики
• Количество испытателей
—
2 чел. (массой до 100 кг);
• Количество консолей
—
2
• Радиус
—
2,5 м
• Скорость вращения
—
до 45 об/мин;
• Погрешность поддержания угловой
скорости от установленного значения
в автоматическом режиме
—
не более ± 1%;
• Максимальное ускорение
—
до 5g;
• Время непрерывной работы
—
до 8 часов;
• Температура эксплуатации
—
(20±5)ºС;
• Время аварийной остановки
—
не более 60 с,
не менее 30 с;
• Габаритные размеры:
высота
ширина
длина
—
—
—
1,9 м;
0,9 м;
5,0 м.
Энергия - Сервис
л.15
ЦКР
Центрифуга короткого радиуса
Энергия - Сервис
л.16
ЦКР
Схема деления центрифуги
Энергия - Сервис
л.17
ЦКР
Внешний вид центрифуги короткого радиуса
Поз.
Наименование
Кол-во
1
Основание
1
2
Рама
1
3
Ложемент подвижный
2
4
Кабина
2
Энергия - Сервис
л.18
ЦКР
Массовая сводка ЦКР
Наименование
Основание:
Масса, кг
300,0
Основание с опорной рамой
195,0
Электромеханический привод (совместно с тормозом и ВКУ)
105,0
Рама:
74,0
Рама центрифуги совместно с площадками обслуживания и полками мед.
оборудования
52,0
Неподвижная рама
22,0
Ложемент подвижный (2 шт.):
96,0×2=192,0
Подвижная рама с механизмом поворота
18,0
Ложемент–трансформер совместно с ложами спины, сиденья, икр и
ремнями фиксации испытателя
32,0
Каретка–подножка:
– велоэргометр
– степпер
– конструкция
Энергия - Сервис
46,0 max
36,0
15,0
10,0
л.19
ЦКР
Массовая сводка ЦКР (продолжение)
Наименование
Кабина (2 шт.):
Масса, кг
38,0×2=76,0
Рама с задней стенкой
9,8
Колпак с механизмами подъема и фиксации
12,2
Подголовник
3,4
Сенсорная панель
7,9
Устройство «Периметр»
2,1
Видеокамера
1,5
Вентилятор
1,1
Кабельная сеть и монтажи
ИТОГО:
Энергия - Сервис
25,0
667,0
л.20
ЦКР
Соответствие ЭП требованиям ТЗ
Пункты ТЗ
Соответствие ЭП
Причина
п. 4.2.1
высота ЦКР
в ТЗ – 1,7 м
в ЭП – 1,9 м
– Конструкция кабины
– Удобство размещения пациента
п. 4.2.7
время аварийной остановки
ТЗ – от 10 до 30 с
ЭП – от 30 до 60 с
– 60 с выбраны из условия работы
ТЗ – двигатель без редуктора
ЭП – двигатель с редуктором
– Неудобство размещения двигателя с
п. 4.9.20
Остальные пункты ТЗ
Энергия - Сервис
системы доводки, останавливающей
центрифугу в определенном положении
– Результаты расчетов показали, что
время аварийной остановки равное 10 с
заметно ухудшают массово-прочностные
характеристики конструкции
вертикальным валом без редуктора в
данном помещении (требуется приямок
или фальшпол)
– Ухудшение габаритных параметров
устройства без заметного улучшения
технических характеристик.
Соответствуют
л.21