CN103921961A - 一种航天舱载货地面装卸舱工装设备 - Google Patents

Abstract

一种航天舱载货地面装卸舱工装设备，托架上还设有两个相对的导轨架，两导轨架之间设可在它们之间运动并且与太空舱同轴的弧形主导轨，所述主导轨上设有能够沿其弧度运动的外行走车架，所述主导轨上还设有能够沿其弧度运动的内行走车架，内行走车架上设有能够在其上直线运动的导板，导板能够与外行走车架相配合，所述外行走车架上设有能够在其上和导板上直线运动的行走小车。本发明与现有技术相比具有可实现在太空舱任意角度的停靠都能为其顺利装货，保障货物安全，进舱便捷等优点。

Description

一种航天舱载货地面装卸舱工装设备

技术领域  本发明涉及一种机械装卸货设备，尤其涉及一种航天器货物装卸舱设备。

背景技术  航空航天技术一直是我国发展的重点领域，随着我国科学技术的不断发展以及技术的不断成熟，载人空间站正在逐步成型，它将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地，在这样的一个背景之下，保障太空舱装货的安全性、稳定性以及便捷性非常重要。目前，尚未发现为太空舱装卸货的专用设备，与航天器有关的一般是基于设备安装，例如，中国专利号为200920171559.5，专利名称为用于载人航天器的大型设备舱内安装系统，其公开的是一种可实现大型有效载荷设备在密封飞船舱体内狭小空间的安装，对于航天器的太空舱装卸货并不适用；而目前公知的用于装货的设备基本是专门为轮船、集装箱等配备的，而为了满足太空舱货物的存放，太空舱内部焊接了隔板，分为四个象限，要求货物在太空舱内竖直向下放入隔板中，太空舱在地面、放置于专用旋转工装时，其轴线与地面平行，并且在专用旋转工装动力驱动下，太空舱可以围绕其自身轴线作360°不受限制的旋转，所以，由于太空舱的自身特点，现有的装货设备很难顺利的装货，另外，在装货过程中，很难保证货物的安全和稳定性。

发明内容  本发明的目的在于提供一种可实现在太空舱任意角度的停靠都能为其顺利装卸货，保障货物安全，进舱便捷，工作效率高，稳定性强的航天舱载货装卸舱设备。

本发明主要包括有托架、托架的底部能实现其移动的四个脚轮，托架上能够实现支撑和固定的支撑缸，所述托架上还设有两个相对的导轨架，两导轨架之间设可在它们之间运动并且与太空舱同轴的弧形主导轨，所述主导轨上设有能够沿其弧度运动的外行走车架，所述主导轨上还设有能够沿其弧度运动的内行走车架，内行走车架上设有能够在其上直线运动的导板，导板能够与外行走车架相配合，所述外行走车架上设有能够在其上和导板上直线运动的行走小车；

进一步的，所述主导轨通过固定在所述导轨架上的动力组件来实现其运动；所述外行走车架通过固定在其底部的动力组件实现在主导轨上的运动，所述内行走车架通过固定在其底部的动力组件实现在主导轨上的运动，所述导板与内行走车架组成移动副，并且导板通过固定在内行车架底部的动力组件实现运动；所述托架上设有便于进入托架上的阶梯，阶梯最好与托架的一个梁组成转动副；上述四个脚轮中，位于托架前部的脚轮为定向轮，位于后部的脚轮为万向轮。

本发明的工作过程如下：

1）太空舱侧门第一象限装卸货：通过定位装置与太空舱旋转工装对接后，导板伸入太空舱，内行走支架调节导板角度使其与舱门下部接近，但要保留足够的距离以防碰撞舱门；放下地面车平台上的阶梯，方便人们搬运货物，外行走支架从初始位形转动到装货位置；人将货物放到行走小车上，即装载货物；内、外行走支架完成对接；行走小车沿着外行走支架与导板上的轨道直线运动将货物送进太空舱，通过舱内的吊装设备将货物卸下，行走小车撤回到外行走支架上，外行走支架转动到装货位置准备下次装货，若第一象限装货工作完成并且不再继续第二象限的装卸货则导板抽出舱体，如继续进行装卸货则保持原位形。

2）侧门第二象限装卸货：第二象限装卸货在第一象限装卸货完成的基础上进行，装货流程如下：调整初始位置；主导轨顺时针转动一定角度使外行走支架与内行走支架有足够的空间运动到与太空舱门对准的位置，内行走支架带着导板转动一定角度使导板偏离舱门边缘一定距离以防接下来的运动擦碰舱体；内行走支架带着导板随太空舱一起转动到第二象限的位置；内行走支架调节导板角度使其与舱门下部接近，但要保留足够的距离以防碰撞舱门，操作人员将货物放到外行走支架上的行走小车上；外行走支架与内行走支架完成对接；行走小车沿着外行走支架与导板上的轨道直线运动将货物送进太空舱，通过舱内的吊装设备将货物卸下，行走小车撤回到外行走支架上；外行走支架落回到初始位形；若第二象限装卸货工作完成则阶梯放回到底面平台上，进舱工装与太空舱分离，若须继续装卸货则外行走支架运动到装货位置，导板留在舱体内准备下次装货。

3）侧门第三象限装卸货：装卸舱工装转到货舱舱体另一侧、调整初始位置；通过定位装置与太空舱旋转工装完成对接；放下底面平台上的阶梯，方便人们搬运货物，外行走支架从初始位姿转动到装货位置，操作人员将货物放到其上的行走小车上；内行走支架带着导板转动到适合伸入太空舱的位置；导板伸入太空舱，内行走支架调节导板角度使其与舱门下边缘接近、让出最大上货空间，但要保留足够的距离以防碰撞舱门，外行走支架与内行走支架完成对接；行走小车沿着外行走支架与导板上的轨道直线运动将货物送进太空舱，通过舱内的吊装设备将货物卸下，行走小车撤回到外行走支架上，外行走支架转动到装货位置准备下次装货，若第三象限装货工作完成并且不再继续第四象限的装卸货则导板撤出舱体，如继续进行装卸货则保持原位形。

4）侧门第四象限装卸货第四象限装卸货在第三象限装卸货完成的基础上进行，装货流程如下：行走小车运动到导板上；主导轨顺时针转动一定角度使外行走支架与内行走支架有足够的空间运动到与太空舱门对准的位置，内行走支架带着导板与行走小车转动一定角度使导板偏离舱门边缘一定距离以防接下来的运动擦碰舱体，内行走支架带着导板与行走小车随太空舱一起转动到第四象限的位置，内行走支架调节导板角度使其与舱门下边缘接近、让出最大上货空间，但要保留足够的距离以防碰撞舱门；操作人员将货物直接放置到行走小车上；行走小车带着货物沿导板运动到太空舱内；通过舱内的吊装设备将货物卸下，行走小车撤回到装货位置；若第四象限装货工作完成则内行走支架带着导板转动到可以从太空舱伸出的位置；外行走支架回到初始位形；内行走支架带着导板回到初始位形；阶梯放回到底面平台上，装卸舱工装与太空舱分离。

5）正门装卸货：装卸舱工装通过定位装置与太空舱旋转工装对接；导板由正门伸入太空舱，外行走支架从初始位形转动到装货位置；放下底面平台上的阶梯，方便人们搬运货物，操作人员将货物放到其上的行走小车上；外行走支架与内行走支架完成对接；行走小车沿着外行走支架与导板上的轨道直线运动将货物送进太空舱，通过舱内的吊装设备将货物卸下，行走小车撤回到外行走支架上；若装货工作完成则导板撤出舱体，如继续进行装卸货则保持原位姿，外行走支架转动到装货位形准备下次装货；货物进舱工装与太空舱旋转工装分离。

因第四象限工位较低，采用同其它象限相同的装货方式外行走支架会与太空舱旋转工装发生干涉，因此采用上述的装货方式；第四象限装货时外行走支架不起装载货物的作用，而是内行走支架带着行走小车及货物与太空舱一起从第三象限的位置运动到第四象限，整个过程中旋转部分的外径不会超出圆弧轨道最大直径，因此第四象限采用现在的装货方式运行过程中不会与支撑架及其它部分发生干涉。

本装卸舱设备可以使太空货物安全、便捷的进舱、出舱，提高工作稳定性和工作效率，减少人为的干预，提高航天环境的可靠性，保障航天系统的安全性，与现有技术相比，本发明可以为太空舱的任意停靠位姿装货，并且可以装不同外形、不同尺寸的货物；工作稳定强，不易受周围作业环境的影响；系统的操作简单、成本低廉。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为实施例的立体示意简图。

图2为图1的局部示意图。

图3为实施例中外行车架及其动力组件的结构示意图。

图4为图1的局部示意图。

图5为实施例中行走小车及其动力组件的结构示意图。

具体实施方式  如图1所示，托架1的底部能实现其移动的四个脚轮2，位于托架前部的脚轮为定向轮，位于后部的脚轮为万向轮，托架上能够实现支撑和固定的支撑缸9，所述托架上还设有两个相对的导轨架3，导轨架通过螺栓固定在托架的上端面，两导轨架之间设有可在它们之间运动并且与太空舱圆形舱体同轴线的弧形（同心圆弧）主导轨6，主导轨是由两根对应的弧形轨道6-1以及它们之间的连板6-2组成的，所述两个弧形轨道分别靠近两个导轨架的内侧，用于固定安装齿条14、齿条16，所述主导轨通过固定在导轨架上的动力组件来实现其运动，如图1及图2所示，动力组件是由电动机19、减速器18以及齿轮17组成的，即所述其中一个导轨架上通过螺栓固定有电动机19和减速器18，电动机19的输出端与减速器18输入端相连，减速器18的输出端与齿轮17相连，所述主导轨的两个弧形轨道外侧靠近底边位置分别通过螺栓连接与其弧度相同的齿条14，所述齿轮17与主导轨一侧的齿条14相啮合、用于驱动主导轨沿导轨架作弧形运动；所述两个导轨架的内侧分别设有滚轮15，每一侧的滚轮15有两组，这两组上的滚轮15分别与其对应一侧的齿条14相配合，用于约束与改变主导轨运动状态；所述主导轨上设有能够在其上运动的外行走车架8，如图1、图2以及图3所示，外行车架通过固定在其底部的动力组件实现在主导轨上的运动，动力组件是由电动机22、减速器21以及齿轮20，即外行车架底部通过螺栓固定有电动机22和减速器21，电动机22的输出端与减速器21输入端相连，减速器21的输出端与齿轮20相连，所述主导轨的两个弧形轨道外侧靠近顶边位置分别通过螺栓连接与其弧度相同的齿条16，所述齿轮20与主导轨一侧的齿条16相啮合；所述外行走架的两侧分别设有朝向内侧的滚轮13，每一侧的滚轮13有两组，这两组上的滚轮13分别与其对应一侧的齿条16相啮合、用于约束与改变外行走架位置姿态；所述主导轨上还设有能够在其上运动的内行走车架5，如图1、图2及图4所示，内行车架通过固定在其底部的动力组件实现在主导轨上的运动，动力组件是由电动机24、减速器25以及齿轮31，即内行车架底部通过螺栓固定有电动机24和减速器25，电动机24的输出端与减速器25输入端相连，减速器25的输出端与齿轮31相连，所述主导轨的两个弧形轨道内侧靠近底边位置分别通过螺栓连接与其弧度相同的齿条12，所述齿轮31与主导轨一侧的齿条12相啮合、用于驱动内行车架；所述内行走架的两侧分别设有朝向外侧的滚轮11，每一侧的滚轮11有两组，这两组上的滚轮11分别与其对应一侧的齿条12相配合，用于约束及改变内行车架状态；内行走车架上设有能够在其上运动的导板4，所述导板4与内行车架组成移动副，即所述导板的下部沿其长度方向设两条平行的滑道36，所述内行车架上设有两个外凸的条形滑块37，这两个滑块分别与上述导板底部两个滑道相配合，从而导板可通过滑道与滑块的配合在内行车架上的伸缩滑动，所述导板的滑动是通过固定在内行车架底部的动力组件实现的，动力组件是由电动机27、减速器26以及齿轮29，即内行车架底部通过螺栓固定有电动机27和减速器26，电动机27的输出端与减速器26输入端相连，减速器26的输出端与齿轮29相连，所述导板的底部沿其长度方向通过螺栓连接齿条30，所述齿轮29与齿条30相啮合、用于驱动导板移动；如图1和图4所示，导板的上面沿其长度方向设开口向上截面为方形的长槽38，长槽38的一侧壁通过螺栓连接齿条28，所述长槽38的两侧分别设有沿导板长度方向开口向上的长槽孔，即导向槽40；如图1和图3所示，外行车架的上面沿其长度方向设与长槽38相同的短槽39，槽39的一侧壁通过螺栓连接与齿条28相同的短齿条23，所述短槽39的两侧分别设沿外行车架长度方向与导向槽40相同的槽，即导向槽41；所述导板能够与外行车架相配合，即两者的一侧顶端可对接在一起，对接后，槽38和槽39形成一条通槽，齿条28与齿条23对接形成一条长齿条，导向槽40与导向槽41形成一条导向通槽；所述外行走车架上设有能够在其上和导板上运动的行走小车7，如图1和图5所示，行走小车的底部设可与外行车架上的导向槽41相配合的条形导向块32，行走小车通过导向块32与导向槽41的配合可在外行车架上滑动，所述行走小车是通过固定在其后部的动力组件实现的，动力组件是由电动机35、减速器34以及齿轮33，即内行车架底部通过螺栓固定有电动机35和减速器34，电动机35的输出端与减速器34输入端相连，减速器34的输出端与齿轮33相连，所述齿轮33与齿条23相啮合、用于驱动行走小车由外行走车架过渡到导板上、沿轨道直线运动进出货舱；所述托架上设有便于进入托架内的阶梯10，阶梯与托架的一个梁组成转动副，即阶梯的一侧通过铰接球头与托架的一个梁相连。

Claims (8)

1.一种航天舱载货地面装卸舱工装设备，包括托架、托架的底部能实现其移动的四个脚轮，托架上能够实现支撑和固定的支撑缸，其特征是：所述托架上还设有两个相对的导轨架，两导轨架之间设可在它们之间运动并且与太空舱同轴的弧形主导轨，所述主导轨上设有能够沿其弧度运动的外行走车架，所述主导轨上还设有能够沿其弧度运动的内行走车架，内行走车架上设有能够在其上直线运动的导板，导板能够与外行走车架相配合，所述外行走车架上设有能够在其上和导板上直线运动的行走小车。

2.根据权利要求1所述的航天舱载货地面装卸舱工装设备，其特征是：所述主导轨通过固定在所述导轨架上的动力组件来实现其运动。

3.根据权利要求1或2所述的航天舱载货地面装卸舱工装设备，其特征是：所述外行车架通过固定在其底部的动力组件实现在主导轨上的运动。

4.根据权利要求3所述的航天舱载货地面装卸舱工装设备，其特征是：其特征是：所述内行车架通过固定在其底部的动力组件实现在主导轨上的运动。

5.根据权利要求4所述的航天舱载货地面装卸舱工装设备，其特征是：所述导板与内行车架组成移动副，并且导板通过固定在内行车架底部的动力组件实现运动。

6.根据权利要求5所述的航天舱载货地面装卸舱工装设备，其特征是：所述托架上设有便于进入托架上的阶梯。

7.根据权利要求6所述的航天舱载货地面装卸舱工装设备，其特征是：所述阶梯与托架的一个梁组成转动副。

8.根据权利要求6所述的航天舱载货地面装卸舱工装设备，其特征是：所述四个脚轮中，位于托架前部的脚轮为定向轮，位于后部的脚轮为万向轮。