CN110282158A - 一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置及松紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置及松紧方法，属于快速松紧结构领域，解决了现有技术中硬壳水箱的拆解和紧固操作繁琐、效率低、且紧固方式容易失效的问题。本发明的快速松紧装置本体上设置有凹槽，水箱支耳置于凹槽内并通过压紧端盖压紧，压紧端盖转动安装且转动端通过弹簧弹力限制转动，使其保持压紧状态，需要打开水箱时，仅需克服弹簧弹力，实现了压紧端盖的快速打开/闭合，进一步实现了水箱的快速松紧。本发明在压紧端盖的压紧端设置拧紧螺钉与快速松紧装置本体通过螺纹连接，通过拧紧拧紧螺钉提供保持发射状态水箱关闭的紧固力。本发明实现了在发射状态下对水箱的可靠紧固，在空间站失重状态下水箱的快速紧固和松开。

Description

一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置及松紧方法

技术领域

本发明涉及箱体快速松紧结构领域，尤其涉及一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置及松紧方法。

背景技术

根据我国载人航空航天的发展需要，需要研究中长期、长期载人航天任务中的空间水再生技术和水净化技术，从而实现水资源再生利用，降低地面补给量，支撑人员长期在轨停留的生命保障条件，持续性的为我国空间站、载人登月以及后续的小行星探测项目打下基础。

硬壳水箱作为存储尿和水等液体的功能组件，在空间水再生系统和水净化系统中广泛使用。例如航天员的尿液通过大小便收集装置后进入硬壳水箱，收集满后，将该硬壳水箱从大小便收集装置松开并取出，接入尿处理子系统中紧固。

当前硬壳水箱均采用螺钉紧固的方式，以确保发射状态下硬壳水箱的可靠固定。其缺点或不足主要体现在两个方面。

一方面在空间站中，航天员需要携带工具才能进行拆解和紧固，还需对拆解下的螺钉进行收纳，以防止其漂浮，此种方式操作繁琐，耗时时间长。

另一方面硬壳水箱在各子系统中需要频繁拆卸，采用螺纹紧固的方式，在多次拆解后(一般为20次)容易造成螺纹失效。因此，需要提供一种针对空间站使用的硬壳水箱的快速松紧装置，以解决硬壳水箱拆解和紧固效率低、紧固方式容易失效的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置及松紧方法，用以解决现有硬壳水箱拆解和紧固效率低、紧固方式容易失效的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，包括：拧紧螺钉、压紧端盖、快速松紧装置本体和第一弹簧；

快速松紧装置本体上设置有凹槽，凹槽用于放置水箱支耳；

压紧端盖转动安装在快速松紧装置本体上；

第一弹簧设置在快速松紧装置本体与压紧端盖之间；第一弹簧用于限制压紧端盖的转动以及提供压紧端盖压紧水箱支耳的压紧力；

拧紧螺钉设置在压紧端盖上，且拧紧螺钉上设置有螺纹；快速松紧装置本体上设置有螺纹孔；拧紧螺钉用于与螺纹孔配合紧固水箱支耳。

具体地，压紧端盖上设置有弧型凸台；第一弹簧的上端与弧型凸台的顶端接触时，压紧端盖闭合，且第一弹簧处于压缩状态。

具体地，第一弹簧的下端与快速松紧装置本体固定连接或第一弹簧的下端套设于快速松紧装置本体的柱状凸起上。

具体地，第一弹簧的上端设置接触快，接触快的上端面水平，且接触快与压紧端盖接触。

具体地，拧紧螺钉包括：手环、螺纹端和挡快；手环作为旋转或拉动拧紧螺钉的着力点。

具体地，压紧端盖上设置定位帽，且定位帽为中空结构；拧紧螺钉安装在定位帽中，且能够沿定位帽的轴线上下移动。

具体地，挡块对称设置在拧紧螺钉的两侧，且位于定位帽内部；挡块用于防止拧紧螺钉与压紧端盖脱离。

具体地，挡块与压紧端盖之间设置第二弹簧；第二弹簧用于保持挡块处于定位帽的上端。

具体地，硬壳水箱快速松紧装置与水箱固定连接。

一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置的快速松紧方法，包括以下步骤：

步骤S1：在空间站发射前，水箱支耳位于快速松紧装置的凹槽中；转动压紧端盖使其压紧水箱支耳；拧紧螺钉穿过水箱支耳的安装孔，压缩第二弹簧，将拧紧螺钉拧入快速松紧装置本体的螺纹孔中，将水箱紧固；

步骤S2：发射完成后，空间站在轨状态时，将拧紧螺钉从螺纹孔中旋出，压紧端盖在第一弹簧的弹簧弹力作用下保持压紧状态，此时水箱处于快速松紧状态；

步骤S3：打开水箱，向外旋转压紧端盖，压紧端盖的弧形凸台逐渐脱离第一弹簧，直至压紧端盖完全打开，释放水箱支耳；压紧端盖完全打开时，压紧端盖的平侧面与第一弹簧接触；

步骤S4：关闭水箱，向内旋转压紧端盖，压紧端盖的弧型凸台逐渐与接触快接触；压紧端盖完全闭合时，弧形凸台的顶端与接触快接触，第一弹簧处于压缩状态，压紧端盖在第一弹簧的弹簧弹力的作用下压紧水箱支耳。

本发明至少具有以下有益效果之一：

1)发射状态下，实现水箱的可靠紧固。

本发明在压紧端盖的压紧端设置拧紧螺钉，拧紧螺钉与水箱快速松紧装置本体之间可以通过螺纹紧固，压紧端盖压紧水箱支耳，进一步通过拧紧螺钉拧紧，可以提供较大的紧固力，在空间站发射状态下，使水箱处于可靠紧固状态。

2)本发明通过弹簧弹力固定压紧端盖，实现了水箱的可靠压紧。

本发明在压紧端盖与水箱快速松紧装置之间安装第一弹簧，压紧端盖在弹簧弹力的作用下压紧凹槽的水箱支耳，实现对水箱的压紧。压紧端盖的转动端设置弧型凸台，压紧端盖关闭时，凸台顶端与第一弹簧接触，第一弹簧处于最大压缩状态，弹簧弹力提供保持压紧端盖对水箱可靠压紧的压紧力。

3)本发明实现了不借助工具的状态下水箱的快速开合。

空间站在轨状态时，快速松紧装置的拧紧螺钉处于松开状态，水箱仅被压紧端盖压紧，第一弹簧抵住压紧端盖提供预紧力，硬壳水箱处于可快速松紧状态。

4)操作方便、简单。

在空间站在轨状态时，本发明的拧紧螺钉通过第二弹簧固定在压紧端盖的定位帽的上端，此时，拧紧螺钉相当于压紧端盖的把手，便于实现压紧端盖的快速松紧。另外，拧紧螺钉上设置手环，便于拉开压紧端盖，以及在发射前方便拧紧螺钉拧紧到螺纹孔中和发射后从螺纹孔中拧出。

5)压紧端盖转动平滑，便于操作。

本发明在第一弹簧上端设置接触快与压紧端盖的弧型凸台接触，弧型凸台与接触块之间相切，便于压紧端盖顺利，且保证压紧端盖转动时，凸台端始终与第一弹簧接触(间接接触)。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的空间站用硬壳水箱快速松紧装置的结构示意图；

图2为本发明的空间站用硬壳水箱快速松紧装置的结构俯视图；

图3为本发明的空间站用硬壳水箱快速松紧装置紧固状态示意图(发射状态)。

图4为本发明的空间站用硬壳水箱快速松紧装置紧固状态示意图(在轨状态)；

图5为本发明的空间站用硬壳水箱快速松紧装置松开状态示意图(在轨状态)。

附图标记：

1-拧紧螺钉；2-压紧端盖；3-快速松紧装置本体；4-第一弹簧；5-第二弹簧；6-螺纹孔；7-接触快；8-定位帽；9-凹槽；101-手环；102-螺纹端；103-挡块；201-平侧面；202-弧型凸台。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置，如图1、图2所示。包括：拧紧螺钉1、压紧端盖2、快速松紧装置本体3和第一弹簧4。快速松紧装置本体材料为铝合金，且快速松紧装置本体3上设置有凹槽9，凹槽9与硬壳水箱支耳外形一致，用于放置水箱支耳。在凹槽9中与硬壳水箱安装孔对应位置处设置规格为M5的螺纹孔。通过压紧端盖2压紧水箱支耳来实现水箱的压紧闭合。通过拧紧螺钉1与螺纹孔6配合实现发射状态的有效紧固。

具体地，为了避免在失重环境中，快速松紧装置与水箱脱离漂浮，可以将本发明的空间站用硬壳水箱快速松紧装置与水箱本体固定连接。本发明的快速松紧装置分为：压紧结构和拧紧结构。水箱支耳在发射状态主要通过拧紧结构拧紧固定，在轨道状态主要通过压紧结构压紧，拧紧结构的紧固力远远大于压紧结构的压紧力。

一方面，在空间站在轨状态，需要实现水箱的快速松紧，但不需要太大的紧固力，本发明设置压紧结构，主要包括：第一弹簧4和压紧端盖2。

具体地，压紧端盖2转动安装在快速松紧装置本体3上，通过翻转压紧端盖2，可以实现水箱快速压紧装置的快速松开和紧固。

具体地，为了实现压紧端盖2在压紧水箱时，能够具有足够的压紧力，避免出现水箱失误打开的现象。本发明在水箱快速松紧装置本体3上安装第一弹簧4，第一弹簧4的下端与快速松紧装置本体3固定连接，或套设于快速松紧装置本体3的柱状凸起上。

具体地，第一弹簧4抵在压紧端盖2的转动端，第一弹簧4的弹簧弹力方向与压紧端盖2的转动中心在一条直线上，压紧端盖2闭合时，第一弹簧4压缩，弹簧弹力提供压紧力。

优选地，为了实现压紧端盖2的平滑转动，压紧端盖2上设置有弧型凸台202，第一弹簧4的上端设置接触快7，接触快7的上端面水平，且接触快7与压紧端盖2的弧型凸台202直接接触。压紧端盖2转动时，弧型凸台202与接触快7一直处于相切的点接触状态，保证了压紧端盖2转动的平滑性，同时使其在转动时不受阻挡。

第一弹簧4与压紧端盖2转动中心位于一条直线上，由于压紧端盖2与接触快7的接触点由弧型凸台202的边缘滑至弧型凸台202的顶端过程中，第一弹簧4一直处于压缩状态。

如图4所示，第一弹簧4的上端与弧型凸台202的顶端接触时，压紧端盖2处于闭合状态，此时，第一弹簧4处于压缩状态，弹簧弹力使压紧端盖2压紧水箱支耳。

如图5所示，转动压紧端盖2，使第一弹簧4的上端与压紧端盖2的平侧面201接触时，压紧端盖2处于打开状态。

也就是说，第一弹簧4设置在快速松紧装置本体3与压紧端盖2之间，用于限制压紧端盖2的自由转动，提供压紧端盖2压紧水箱支耳的压紧力。

压紧端盖2闭合时，压紧端盖的弧型凸台202的顶端与第一弹簧4的上端接触，此时第一弹簧4处于压缩状态，第一弹簧4的弹簧弹力阻止压紧端盖2相对于快速松紧装置本体3转动，即第一弹簧4提供压紧端盖2压紧水箱支耳的压紧力。

也就是说，压紧端盖2的压紧状态是通过压紧力装置的第一弹簧4提供的弹簧弹力维持的。当需要打开压紧端盖2时，弹簧由压缩态逐渐伸长，压紧端盖2的打开过程仅需克服压紧端盖2的弧型凸台202顶端与接触快7之间的摩擦力。当需要关闭压紧端盖时，克服压缩第一弹簧4时的弹簧弹力即可。因此，本发明实现了在不借助工具的条件下，压紧端盖的打开和闭合，进一步实现了水箱的快速打开和闭合。

另一方面，在空间站的发射状态下力学环境十分恶劣，需要提供足够的紧固力才能避免水箱打开。因此，本发明设置拧紧结构，主要包括：拧紧螺钉1、压紧端盖2和快速松紧装置本体3。

如图3所示，为快速松紧装置的紧固状态。此时，拧紧螺钉1穿过水箱支耳的安装孔拧入快速松紧装置本体3的螺纹孔6中，通过拧紧螺钉1拧紧固定压紧端盖2与水箱支耳，螺纹连接能够为发射状态的水箱提供足够的紧固力。

具体地，拧紧螺钉1设置在压紧端盖2上，且拧紧螺钉1的下端部上设置有螺纹，快速松紧装置本体3上设置有螺纹孔4，拧紧螺钉1与水箱支耳安装孔以及螺纹孔4位于一条直线上。

如图2所示，使用时，将拧紧螺钉1穿过水箱支耳安装孔拧入螺纹孔4，并且可以进一步拧紧拧紧螺钉1提供水箱在发射状态恶劣力学条件下所需的紧固力，保持水箱的闭合严密。

进一步地，为了方便实现拧紧螺钉1的紧固与松开，压紧端盖2上固定安装定位帽8，且定位帽8为中空结构；拧紧螺钉1安装在定位帽8中，且能够沿定位帽8的轴线上下移动。

进一步地，拧紧螺钉1上设置有挡快103，挡块103对称设置在拧紧螺钉1的两侧，挡块103与拧紧螺钉1固定连接或一体设置。具体地，挡块103安装在定位帽8内部，且挡块103的直径大于定位帽8上端开孔的直径，在拧紧螺钉1拉动压紧端盖2转动的过程中，挡块103能够防止拧紧螺钉1与压紧端盖2脱离。

进一步地，挡块103与压紧端盖2之间设置第二弹簧5，发射状态需要对水箱进行拧紧固定时，拧紧螺钉1压缩第二弹簧5向下移动，与螺纹孔4通过螺纹连接固定，此时拧紧螺钉1的位置是固定的，第二弹簧5处于压缩状态，第二弹簧5的弹簧弹力将压紧端盖2压紧在快速松紧装置本体3上，且此时第二弹簧5的弹簧弹力远远大于在轨时快速松紧状态下第一弹簧4的弹簧弹力。也就是说，紧固状态的压紧力远远大于快速松紧状态的压紧力，保证发射状态时压紧端盖2能够压紧水箱支耳。

另外，第二弹簧5使拧紧螺钉1的挡块103抵在定位帽8上端，因此，空间站在轨状态时，拧紧螺钉1可以看作与压紧端盖2是一体的。不需要借助工具，仅通过拉动拧紧螺钉1就可以实现压紧端盖2的转动。

具体地，为了方便拉开压紧端盖2，在拧紧螺钉1的上端设置手环101，手环101能够方便在发射前紧固拧紧螺钉1，且能够方便拉动压紧端盖2转动，便于操作。

本发明还提供一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置的快速松紧方法，包括以下步骤：

步骤S1：在发射前，将水箱支耳放入快速松紧装置的凹槽9中；转动压紧端盖2使其位于压紧位置，此时第一弹簧4与弧型凸台202的顶端接触，第一弹簧4处于压缩状态；拧紧螺钉1穿过水箱支耳的预留孔，压缩第二弹簧5，将拧紧螺钉1拧入快速松紧装置本体3的螺纹孔6中，将水箱紧固；

拧紧固定后，拧紧螺钉1与螺纹孔4通过螺纹连接固定，第二弹簧5处于压缩状态，此时拧紧螺钉1的位置是固定的，第二弹簧5的弹簧弹力将压紧端盖2压紧在快速松紧装置本体3上，且此时第二弹簧5的弹簧弹力远远大于在轨时快速松紧状态下第一弹簧4的弹簧弹力。

步骤S2：发射完成后，空间站在轨状态时，将拧紧螺钉1从螺纹孔6中旋出，压紧端盖2在第一弹簧4的弹簧弹力作用下保持压紧状态，此时水箱处于快速松紧状态，第一弹簧4的弹簧弹力提供压紧端盖2压紧水箱支耳的预紧力；克服第一弹簧4的弹簧弹力旋转压紧端盖2，使压紧端盖2压紧或松开水箱支耳；

步骤S3：需要打开水箱时，旋转压紧端盖2，压紧端盖2的弧形凸台202逐渐脱离第一弹簧4，直至压紧端盖2完全打开，释放水箱支耳；压紧端盖2完全打开时，压紧端盖2的平侧面201与第一弹簧4接触，第一弹簧4处于释放状态；

步骤S4：需要关闭水箱时，旋转压紧端盖2，压紧端盖2的弧形凸台202逐渐压缩第一弹簧4，压紧端盖2闭合后，弧形凸台202的顶端与第一弹簧4接触，压紧端盖2在弹簧弹力的作用下压紧水箱支耳。

实施时：

由于空间站在发射状态下力学环境十分恶劣，因此当空间站处于发射状态时，硬壳水箱需要可靠紧固。此时将硬壳水箱支耳放入快速松紧装置中，将压紧端盖2置于紧固位置，用手按压拧紧螺钉1，通过压缩第二弹簧5，将拧紧螺钉1与快速松紧装置本体3通过螺纹连接。此时硬壳水箱紧固到位。

在轨状态下，无需操作拧紧结构，只需将压紧端盖2置于紧固位置，使压紧力装置的第一弹簧4提供预紧力从而使压紧端盖2紧压硬壳水箱的支耳，达到硬壳水箱紧固的目的。用手拉拧紧螺钉1的手环101，将压紧端盖2置于松开位置，硬壳水箱能够快速从快速松紧装置中取出。达到不通过工具也能够快速打开拆除和紧固硬壳水箱的效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，包括：拧紧螺钉(1)、压紧端盖(2)、快速松紧装置本体(3)和第一弹簧(4)；

所述快速松紧装置本体(3)上设置有凹槽(9)，所述凹槽(9)用于放置水箱支耳；

所述压紧端盖(2)转动安装在所述快速松紧装置本体(3)上；

所述第一弹簧(4)设置在所述快速松紧装置本体(3)与压紧端盖(2)之间；所述第一弹簧(4)用于限制压紧端盖(2)的转动以及提供压紧端盖(2)压紧水箱支耳的压紧力；

所述拧紧螺钉(1)设置在所述压紧端盖(2)上，且所述拧紧螺钉(1)上设置有螺纹；所述快速松紧装置本体(3)上设置有螺纹孔(4)；所述拧紧螺钉(1)用于与螺纹孔(4)配合紧固水箱支耳。

2.根据权利要求1所述的空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，所述压紧端盖(2)上设置有弧型凸台(202)；所述第一弹簧(4)的上端与所述弧型凸台(202)的顶端接触时，所述压紧端盖(2)闭合，且所述第一弹簧(4)处于压缩状态。

3.根据权利要求1所述的空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，所述第一弹簧(4)的下端与所述快速松紧装置本体(3)固定连接或所述第一弹簧(4)的下端套设于所述快速松紧装置本体(3)的柱状凸起上。

4.根据权利要求1所述的空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，所述第一弹簧(4)的上端设置接触快(7)，所述接触快(7)的上端面水平，且所述接触快(7)与所述压紧端盖(2)接触。

5.根据权利要求1-4任一项所述的空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，所述拧紧螺钉(1)包括：手环(101)、螺纹端(102)和挡快(103)；所述手环(1)作为旋转或拉动所述拧紧螺钉(1)的着力点。

6.根据权利要求5所述的空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，所述压紧端盖(2)上设置定位帽(8)，且所述定位帽(8)为中空结构；所述拧紧螺钉(1)安装在所述定位帽(8)中，且能够沿定位帽(8)的轴线上下移动。

7.根据权利要求6所述的空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，所述挡块(103)对称设置在所述拧紧螺钉(1)的两侧，且位于定位帽(8)内部；所述挡块(103)用于防止拧紧螺钉(1)与压紧端盖(2)脱离。

8.根据权利要求6所述的空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，所述挡块(103)与所述压紧端盖(2)之间设置第二弹簧(5)；所述第二弹簧(5)用于保持所述挡块(103)处于所述定位帽(8)的上端。

9.根据权利要求1所述的空间站用硬壳水箱快速松紧装置，其特征在于，所述硬壳水箱快速松紧装置与水箱固定连接。

10.根据权利要求1-9所述的空间站用硬壳水箱快速松紧装置的快速松紧方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在空间站发射前，水箱支耳位于快速松紧装置的凹槽(9)中；转动压紧端盖(2)使其压紧水箱支耳；拧紧螺钉(1)穿过水箱支耳的安装孔，压缩第二弹簧(5)，将拧紧螺钉(1)拧入快速松紧装置本体(3)的螺纹孔(6)中，将水箱紧固；

步骤S2：发射完成后，空间站在轨状态时，将拧紧螺钉(1)从螺纹孔(6)中旋出，压紧端盖(2)在第一弹簧(4)的弹簧弹力作用下保持压紧状态，此时水箱处于快速松紧状态；

步骤S3：打开水箱，向外旋转压紧端盖(2)，压紧端盖(2)的弧形凸台(202)逐渐脱离第一弹簧(4)，直至压紧端盖(2)完全打开，释放水箱支耳；压紧端盖(2)完全打开时，压紧端盖(2)的平侧面(201)与第一弹簧(4)接触；

步骤S4：关闭水箱，向内旋转压紧端盖(2)，压紧端盖(2)的弧型凸台(202)逐渐与接触快(7)接触；压紧端盖(2)完全闭合时，弧形凸台(202)的顶端与接触快(7)接触，第一弹簧(4)处于压缩状态，压紧端盖(2)在第一弹簧(4)的弹簧弹力的作用下压紧水箱支耳。