CN105480438B - 用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆方法及装置，该装置包含：固定支架、连接结构、安装板、锁紧销以及设备壳体。设备壳体为舱外控制设备的壳体，位于安装板上。连接结构包含凹连接结构和凸连接结构，分别设置在设备壳体的两侧侧壁外。固定支架包含凸固定支架和凹固定支架，设置在安装板上，并分别与设备壳体的两侧侧壁固定；锁紧销分别设置在凹连接结构和凹固定支架上。本发明还提供了对空间飞行器电源系统舱外控制设备进行快拆的方法。本发明提供的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆方法及装置，实现了防漂浮、可达性、可视性等功能，具有操作简单、更换安全快捷、可靠性高、通用性强、结构简单等特点。

Description

用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于空间电源系统电源控制设备的方法及装置，具体地，涉及一种用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆方法及装置。

背景技术

随着我国空间载人飞行器应用技术的不断发展，未来载人航天器的功能要求越来越强大、任务要求越来越复杂、寿命要求越来越长，对其内部电源系统控制设备的寿命周期和高可靠性等方面提出了更高的要求。由于载人航天器受到发射重量、总体布局、总装等多方面要素的限制，不能依靠使用大量的冗余设计来提高设备的可靠性。因此，为了保证载人航天器在轨的长寿命，就必须通过维修或更换载人航天器上的损坏设备来达到保证航天器在轨寿命的目的。在轨服役飞行器会受到高真空、温度交变、太阳电磁辐照、电离层、以及地球辐射等十分恶劣的太空环境影响，特别是舱外电子控制设备受影响程度最为严重，这就使得载人飞行器电源系统舱外控制设备的在轨可维修技术显得尤为重要且必不可少。

由于航天员在航天器外进行维修操作时，失去了航天器外壁的保护，必须身着宇航服以获得生命保障，航天员的操作自由度和视野受到宇航服的限制。宇航员通常不是专职的维修技师，其维修技能有限。同时在太空中,宇航员的活动还受生理和心理条件的限制，如失重造成的力量和方向感下降等。设备的维修时间会受到宇航服使用时间的限制。因此，基于以上舱外控制设备的维修条件因素的限制，航天器舱外控制设备应该具有良好的在轨可维修性，主要体现在要具备安全、简便、快捷的拆装与更换能力，以减少宇航员的维修负担，提高维修效率和增加维修安全性。现阶段载人航天器上应用的电源系统控制设备主要是通过螺钉和设备的连接凸耳将设备固定在舱体安装设备上，其维修接口并没有考虑舱外设备维修更换的可维修性设计，不满足空间载人飞行器电源系统舱外控制设备为了实现设备长寿命、高可靠性的性能要求所需要满足的设备接口具备可维修性的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于航天器电源控制设备的维修性设计的方法及装置，能够解决航天员身穿航天服在飞行器外恶劣的空间环境下，在规定的维修时间内，依靠有限的维修资源的条件下，航天器电源系统舱外控制设备的快速拆卸更换问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其中，该装置包含固定支架、连接结构、安装板、锁紧销以及设备壳体；所述安装板是飞行器舱体用来安装舱外控制设备的支架板；所述设备壳体为舱外控制设备的壳体，所述设备壳体位于所述安装板上，所述设备壳体上设有把手；所述连接结构包含凹连接结构和凸连接结构，所述凹连接结构和凸连接结构分别设置在所述设备壳体的两侧侧壁外；所述固定支架包含凸固定支架和凹固定支架；所述凸固定支架和凹固定支架设置在所述安装板上，并分别位于所述设备壳体的两侧，通过所述凹连接结构和凸连接结构与设备壳体的两侧侧壁固定；所述锁紧销分别设置在凹连接结构和凹固定支架上。

上述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其中，所述锁紧销包含手柄、锁紧销轴、销套、弹垫以及平垫。

上述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其中，所述销套分别固定在所述凹连接结构和凹固定支架上，所述锁紧销轴穿过所述销套并在销套内部与销套螺纹连接，所述弹垫安装在所述锁紧销轴朝向所述销套底部的轴肩表面上，所述平垫安装在所述弹垫的表面上，所述手柄设置在在所述锁紧销轴与轴肩反向一端的平界面尾端处，所述手柄表面上标记旋转“松”、“紧”的操作符号。

上述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其中，所述凸固定支架、凹固定支架、凹连接结构以及凸连接结构上，均设有2个配合斜面和1个锁紧销配合孔。

上述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其中，所述设备壳体与固定支架固定时，所述凹连接结构上的2个向内的配合斜面分别与凸固定支架上的2个向外的配合斜面贴合限位，所述凹连接结构上的锁紧销配合孔与凸固定支架上的锁紧销配合孔对齐；所述凸连接结构上的2个向外的配合斜面分别与凹固定支架上的2个向内的配合斜面贴合限位，所述凸连接结构上的锁紧销配合孔与凹固定支架上的锁紧销配合孔对齐。

上述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其中，所述设备壳体与固定支架固定时，所述锁紧销轴分别能够通过凸固定支架和凹连接结构、凹固定支架和凸连接结构上的锁紧销配合孔贴合限位。

上述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其中，所述锁紧销轴能够在其顶端的手柄旋转操作的带动下，在凸固定支架和凹连接结构、凹固定支架和凸连接结构上的锁紧销配合孔内移动。

上述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其中，所述锁紧轴销表面和所述凸固定支架、凹固定支架、凹连接结构和凸连接结构上的配合斜面表面以及锁紧销配合孔内壁沉积有防冷焊镀层。

本发明还提供了一种通过上述的快拆装置对空间飞行器电源系统舱外控制设备进行快拆的方法。采用固定支架斜面与控制设备壳体连接结构斜面贴合限位的方式限制了设备的5个运动自由度，通过在固定支架斜面和连接结构斜面上增加锁紧固定约束的方式限制了设备的另外一个“沿着贴合斜面平移的运动自由度”，通过此方法可以实现控制设备的快拆更换操作。

上述的对空间飞行器电源系统舱外控制设备进行快拆的方法，其中，所述控制设备在固定时，将设备壳体顺着设定的安装方向沿着安装板推入到预定位置，推入的过程中连接结构与固定支架的配合斜面贴合导向，控制设备到达设定位置后，使用锁紧销将设备壳体锁紧；当需要拆卸更换控制设备时，将锁紧销拧松，然后通过设备壳体上的把手，将其沿着安装板拉出。

上述的对空间飞行器电源系统舱外控制设备进行快拆的方法，其中，安装控制设备时，设备到达设定位置后，旋转锁紧销的手柄，锁紧销轴在螺纹的作用下，将锁紧销轴压入锁紧销配合孔中，此时锁紧销轴的轴肩将平垫和弹垫压紧，防止锁紧销轴松动。锁紧销轴的螺纹部分在锁紧销轴的整个工作行程中都在销套内运动，弹垫、平垫和锁紧销轴也被销套限制运动，不会划伤航天员。

上述的对空间飞行器电源系统舱外控制设备进行快拆的方法，其中，需要拆卸更换控制设备时，旋转锁紧销的手柄，旋转到锁紧销轴的轴肩与销套接触时，此时手柄不能转动，锁紧销轴已经从锁紧销配合孔中旋出。锁紧销轴的伸出部分为光轴，螺纹部分不会超出销套，保证航天员不被螺纹划伤。然后使用控制设备上的把手，将其沿着安装板的配合贴合斜面拉出。

本发明提供的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆方法及装置具有以下优点：

本发明在分析现有控制设备机械维修接口缺陷的基础上，结合在轨可维修性环境因素，采用设备维修接口应具有安全、简便、快捷的拆装更换性能的设计思路，提出了一种用于空间飞行器电源系统舱外控制设备维修更换的快拆方法及快拆装置，该方法为斜面导向限位固定并结合缩紧点约束的快拆方法，该装置采用凹、凸固定支架和安装板导向限位控制设备，并结合锁紧销固定控制设备，实现了快拆装置的防漂浮设计、人因工程设计、可达性设计、可视性设计等功能，具有操作简单、设备更换安全快捷、可靠性高、通用性强以及结构简单等特点。

附图说明

图1为本发明的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置的组成和工作原理示意图。

图2为本发明的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置的锁紧销组成和工作原理示意图。

图3为本发明的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置的安装更换应用示意图。

图4为本发明的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置的锁紧销安装更换应用示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1和图2所示，本发明提供的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，包含：固定支架、连接结构、安装板2、锁紧销5以及设备壳体4。

安装板2是飞行器舱体用来安装舱外控制设备的支架板。

设备壳体4为舱外控制设备的壳体，设备壳体4位于安装板2上，设备壳体4上设有把手。

连接结构包含凹连接结构3和凸连接结构7，凹连接结构3和凸连接结构7分别设置在设备壳体4的两侧侧壁外。

固定支架包含凸固定支架1和凹固定支架6；凸固定支架1和凹固定支架6设置在安装板2上，并分别位于设备壳体4的两侧，通过凹连接结构3和凸连接结构7与设备壳体4的两侧侧壁固定。

锁紧销5分别设置在凹连接结构3和凹固定支架6上。

锁紧销5包含手柄8、锁紧销轴10、销套9、弹垫11以及平垫12。

销套9分别固定在凹连接结构3和凹固定支架6上，锁紧销轴10穿过销套9并在销套9内部与销套9螺纹连接，弹垫11安装在锁紧销轴10朝向销套9底部的轴肩表面上，平垫12安装在弹垫11的表面上，手柄8设置在在锁紧销轴10与轴肩反向一端的平界面尾端处，手柄8表面上标记旋转“松”、“紧”的操作符号。

凸固定支架1、凹固定支架6、凹连接结构3以及凸连接结构7上，均设有2个配合斜面和1个锁紧销配合孔。

设备壳体4与固定支架固定时，凹连接结构3上的2个向内的配合斜面分别与凸固定支架1上的2个向外的配合斜面贴合限位，凹连接结构3上的锁紧销配合孔与凸固定支架1上的锁紧销配合孔对齐；凸连接结构7上的2个向外的配合斜面分别与凹固定支架6上的2个向内的配合斜面贴合限位，凸连接结构7上的锁紧销配合孔与凹固定支架6上的锁紧销配合孔对齐。

设备壳体4与固定支架固定时，锁紧销轴10分别能够通过凸固定支架1和凹连接结构3、凹固定支架6和凸连接结构7上的锁紧销配合孔贴合限位。

锁紧销轴10能够在其顶端的手柄8旋转操作的带动下，在凸固定支架1和凹连接结构3、凹固定支架6和凸连接结构7上的锁紧销配合孔内移动。

锁紧轴销表面和凸固定支架1、凹固定支架6、凹连接结构3和凸连接结构7上的配合斜面表面以及锁紧销配合孔内壁沉积有防冷焊镀层。

本发明还提供了一种通过上述的快拆装置对空间飞行器电源系统舱外控制设备进行快拆的方法。采用固定支架斜面与控制设备壳体4连接结构斜面贴合限位的方式限制了设备的5个运动自由度，通过在固定支架斜面和连接结构斜面上增加锁紧固定约束的方式限制了设备的另外一个“沿着贴合斜面平移的运动自由度”，通过此方法可以实现控制设备的快拆更换操作。

控制设备在固定时，将设备壳体4顺着设定的安装方向沿着安装板2推入到预定位置，推入的过程中连接结构与固定支架的配合斜面贴合导向，控制设备到达设定位置后，使用锁紧销5将设备壳体4锁紧；当需要拆卸更换控制设备时，将锁紧销5拧松，然后通过设备壳体4上的把手，将其沿着安装板2拉出。

安装控制设备时，设备到达设定位置后，旋转锁紧销5的手柄8，锁紧销轴10在螺纹的作用下，将锁紧销轴10压入锁紧销配合孔中，此时锁紧销轴10的轴肩将平垫12和弹垫11压紧，防止锁紧销轴10松动。锁紧销轴10的螺纹部分在锁紧销轴10的整个工作行程中都在销套9内运动，弹垫11、平垫12和锁紧销轴10也被销套9限制运动，不会划伤航天员。

需要拆卸更换控制设备时，旋转锁紧销5的手柄8，旋转到锁紧销轴10的轴肩与销套9接触时，此时手柄8不能转动，锁紧销轴10已经从锁紧销配合孔中旋出。锁紧销轴10的伸出部分为光轴，螺纹部分不会超出销套9，保证航天员不被螺纹划伤。然后使用控制设备上的把手，将其沿着安装板2的配合贴合斜面拉出。

以下通过实施例对本发明的实施方式进行更详细的说明。

实施例1：

本发明提供的用于空间飞行器舱外电源控制设备的快拆装置，包含：材料为铝蜂窝板的安装板2，该安装板2是飞行器舱体用来安装设备的支架板；位于安装板2上的与之连接的凸固定支架1和凹固定支架6；位于安装板2上的设备壳体4，设备壳体4上设有把手；连接于设备壳体4两侧侧壁上的凹连接结构3和凸连接结构7。还包含：连接在凹连接结构3上的锁紧销5和连接在凹固定支架6上的锁紧销5。

凸固定支架1、凹固定支架6、锁紧销5、凹连接结构3、凸连接结构7和设备壳体4的材料为铝合金。

锁紧销5包含：手柄8、锁紧销轴10、销套9、弹垫11和平垫12。销套9分别连接于凹连接结构3和凹固定支架6上，锁紧销轴10螺纹连接在销套9上，锁紧销轴10的轴肩表面上安装弹垫11，弹垫11的表面上安装平垫12，在锁紧销轴10的平界面尾端处连接手柄8。手柄8、锁紧销轴10、销套9的材料为铝合金，弹垫11和平垫12的材料为不锈钢。

凸固定支架1上有2个配合斜面和1个锁紧销配合孔，凹连接结构3上有2个配合斜面和1个锁紧销配合孔，凹固定支架6上有2个配合斜面和1个锁紧销配合孔，凸连接结构7上有2个配合斜面和1个锁紧销配合孔。

凹连接结构3上的2个配合斜面和1个锁紧销配合孔，在设备与固定支架固定时，分别与凸固定支架1上的2个配合斜面贴合限位和1个锁紧销配合孔对齐；凸连接结构7上有2个配合斜面和1个锁紧销配合孔，在设备与固定支架固定时，分别与凹固定支架6上的2个配合斜面贴合限位和1个锁紧销配合孔对齐。

手柄8旋转操作时可以带动锁紧销轴10在凹连接结构3、凸连接结构7、凹固定支架6和凸固定支架1上的锁紧销配合孔内移动。根据手柄8表面上标记的旋转“松”、“紧”操作符号，用来锁定及松开控制设备。当锁紧销轴10在设备与固定支架固定时，分别与凹连接结构3、凸连接结构7、凹固定支架6和凸固定支架1上的锁紧销配合孔贴合限位。凸固定支架1、凹固定支架6、凹连接结构3和凸连接结构7上的配合斜面表面和锁紧销配合孔内壁和锁紧轴销表面沉积有防冷焊镀层。

当航天员需要拆卸更换控制设备时，旋转锁紧销5的手柄8，旋转到锁紧销轴10的轴肩与销套9接触时，此时手柄8不能转动，锁紧销轴10已经从锁紧销配合孔中旋出。锁紧销轴10的伸出部分为光轴，螺纹部分不会超出销套9，保证航天员不被螺纹划伤。然后使用设备壳体4上的把手，将其沿着安装板2的配合贴合斜面拉出。安装控制设备时，需将其顺着设定的安装方向沿着安装板2推入到预定位置，推入的过程中需要连接结构与固定支架的配合斜面贴合导向，设备到达设定位置后，旋转锁紧销5的手柄8，锁紧销轴10在螺纹的作用下，将锁紧销轴10压入锁紧销配合孔中，此时锁紧销轴10的轴肩将平垫12和弹垫11压紧，防止锁紧销轴10松动。锁紧销轴10的螺纹部分在锁紧销轴10的整个工作行程中都在销套9内运动，弹垫11、平垫12和锁紧销轴10也被销套9限制运动，不会划伤航天员。

本发明提供的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆方法及装置，该方法采用固定支架斜面与控制设备壳体4连接结构斜面贴合限位的方式限制了设备的5个运动自由度，采用在固定支架斜面和连接结构斜面上增加锁紧固定约束的方式限制了设备的另外一个“沿着贴合斜面平移的自由度”，通过此方法可以实现控制设备的快拆更换操作。该装置由凸固定支架1、凹固定支架6、安装板2、锁紧销5、凹连接结构3、凸连接结构7和设备壳体4等组成，固定设备时将其顺着设定的安装方向沿着安装板2推入到预定位置，推入的过程中连接结构与固定支架的配合斜面贴合导向，控制设备到达设定位置后，使用锁紧销5将控制设备锁紧；当需要拆卸更换设备时，将锁紧销5拧松到指定位置，然后抓住设备上的把手，将其沿着安装板2拉出。该快拆方法及装置实现了防漂浮设计、人因工程设计、可达性设计、可视性设计等功能，具有操作简单、设备更换安全快捷、可靠性高、通用性强以及结构简单等特点。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其特征在于，该装置包含固定支架、连接结构、安装板（2）、锁紧销（5）以及设备壳体（4）；

所述安装板（2）是飞行器舱体用来安装舱外控制设备的支架板；

所述设备壳体（4）为舱外控制设备的壳体，所述设备壳体（4）位于所述安装板（2）上，所述设备壳体（4）上设有把手；

所述连接结构包含凹连接结构（3）和凸连接结构（7），所述凹连接结构（3）和凸连接结构（7）分别设置在所述设备壳体（4）的两侧侧壁外；

所述固定支架包含凸固定支架（1）和凹固定支架（6）；所述凸固定支架（1）和凹固定支架（6）设置在所述安装板（2）上，并分别位于所述设备壳体（4）的两侧，通过所述凹连接结构（3）和凸连接结构（7）与设备壳体（4）的两侧侧壁固定；

所述锁紧销（5）分别设置在凹连接结构（3）和凹固定支架（6）上；

所述锁紧销（5）包含手柄（8）、锁紧销轴（10）、销套（9）、弹垫（11）以及平垫（12）；

所述销套（9）分别固定在所述凹连接结构（3）和凹固定支架（6）上，所述锁紧销轴（10）穿过所述销套（9）并在销套（9）内部与销套（9）螺纹连接，所述弹垫（11）安装在所述锁紧销轴（10）朝向所述销套（9）底部的轴肩表面上，所述平垫（12）安装在所述弹垫（11）的表面上；

所述凸固定支架（1）、凹固定支架（6）、凹连接结构（3）以及凸连接结构（7）上，均设有2个配合斜面和1个锁紧销配合孔。

2.如权利要求1所述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其特征在于，所述手柄（8）设置在在所述锁紧销轴（10）与轴肩反向一端的平界面尾端处，所述手柄（8）表面上标记旋转“松”、“紧”的操作符号。

3.如权利要求1所述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其特征在于，所述设备壳体（4）与固定支架固定时，所述凹连接结构（3）上的2个向内的配合斜面分别与凸固定支架（1）上的2个向外的配合斜面贴合限位，所述凹连接结构（3）上的锁紧销配合孔与凸固定支架（1）上的锁紧销配合孔对齐；所述凸连接结构（7）上的2个向外的配合斜面分别与凹固定支架（6）上的2个向内的配合斜面贴合限位，所述凸连接结构（7）上的锁紧销配合孔与凹固定支架（6）上的锁紧销配合孔对齐。

4.如权利要求3所述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其特征在于，所述设备壳体（4）与固定支架固定时，所述锁紧销轴（10）分别能够通过凸固定支架（1）和凹连接结构（3）、凹固定支架（6）和凸连接结构（7）上的锁紧销配合孔贴合限位。

5.如权利要求4所述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其特征在于，所述锁紧销轴（10）能够在其顶端的手柄（8）旋转操作的带动下，在凸固定支架（1）和凹连接结构（3）、凹固定支架（6）和凸连接结构（7）上的锁紧销配合孔内移动。

6.如权利要求5所述的用于空间飞行器电源系统舱外控制设备的快拆装置，其特征在于，所述锁紧销轴（10）表面和所述凸固定支架（1）、凹固定支架（6）、凹连接结构（3）和凸连接结构（7）上的配合斜面表面以及锁紧销配合孔内壁沉积有防冷焊镀层。

7.一种通过权利要求1~6中任意一项所述的快拆装置对空间飞行器电源系统舱外控制设备进行快拆的方法。

8.如权利要求7所述的对空间飞行器电源系统舱外控制设备进行快拆的方法，其特征在于，所述控制设备在固定时，将设备壳体（4）顺着设定的安装方向沿着安装板（2）推入到预定位置，推入的过程中连接结构与固定支架的配合斜面贴合导向，控制设备到达设定位置后，使用锁紧销（5）将设备壳体（4）锁紧；当需要拆卸更换控制设备时，将锁紧销（5）拧松，然后通过设备壳体（4）上的把手，将其沿着安装板（2）拉出。