CN110745385A - 空间物资低温运输装置及物资装载方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空间物资低温运输装置，包括：箱体，一侧设有用于装卸低温物资的开口；箱盖，连接在所述箱体设有开口的一侧，用于开合所述箱体；内腔结构，设置在所述箱体内部，用于装载低温物资；所述内腔结构内部设有支架，用于划分低温物资的不同装载区；还包括：蓄冷板，贴合于低温物资设置在所述内腔结构的每个装载区中；隔热层，分别设置在所述箱体内壁上和所述箱盖扣合时面对所述箱体的面上。本发明可最大程度减小临射前人工安装的物品尺寸和重量，具有较高的应用价值，可应用于空间物资的低温运输。

Description

空间物资低温运输装置及物资装载方法
技术领域
本发明涉及航天领域，尤其涉及一种空间物资低温运输装置及物资装载方法。
背景技术
目前的货运飞船采用液氮、气凝胶+相变材料等被动冷藏低温运输方案和热电制冷等主动制冷低温运输方案。液氮用于超低温下的少量特殊物品运输，需求量小。热电主动制冷设备，不仅低温存储空间占比较小，而且需要长期占用航天器大量功耗，不宜大量使用。气凝胶+相变材料用于不大于5天的短时期内低温储存需求物资的运输，但受限于气凝胶为软体材料、抗拉和抗压强度低的限制，对装载结构设计方案要求较高。气凝胶+相变材料制冷方案是采用多层防热材料对低温储存物资进行包裹，从内到外为内结构层、相变材料层、气凝胶层、外结构层，临射前对低温物品和相变材料进行低温处理后采用整体包装方式，人工安装在货运飞船货架内进行上行运输。尺寸大的低温物资运输时，其所需体积和重量均大，不便于货运飞船临射前在发射塔架人工安装，因此需尽量减小低温物资在塔架临射前安装的尺寸和重量。
在目前内外结构整体包装的方式下，难以对低温物资装置尺寸和重量进行优化：相变材料与控制温度和时间相关，且相同温度下不同相变材料的比热相差不大，减小减轻的难度很大；气凝胶已经是当前常压下导热率最低的绝热材料之一，其厚度与低温控制时间相关，可适当采用低密度气凝胶，但不能大幅减小其尺寸和重量。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种空间物资低温运输装置及物资装载方法。
为实现上述发明目的，本发明提供一种空间物资低温运输装置及物资装载方法，包括：
箱体，一侧设有用于装卸低温物资的开口；
箱盖，连接在所述箱体设有开口的一侧，用于开合所述箱体；
内腔结构，设置在所述箱体内部，用于装载低温物资；
所述内腔结构内部设有支架，用于划分低温物资的不同装载区；
其特征在于，还包括：
蓄冷板，贴合于低温物资设置在所述内腔结构的每个装载区中；
隔热层，分别设置在所述箱体内壁上和所述箱盖扣合时面对所述箱体的面上。
根据本发明的一个方面，每个所述隔热层的侧面为可使相邻两个所述隔热层互相抵靠的斜面。
根据本发明的一个方面，还包括固定在所述箱盖上设置的隔热层上，用于在盖上所述箱盖后封闭所述内腔结构的盖板。
根据本发明的一个方面，所述隔热层的材料为气凝胶；
所述隔热层的密度为300kg/m3，导热率为10mW.m-1.K-1。
根据本发明的一个方面，所述蓄冷板的材料为相变材料。
根据本发明的一个方面，装载物资的方法，包括以下步骤:
a.将箱体安装在外部货运飞船上；
b.将隔热层粘接在箱体内壁上；
c.将蓄冷板和低温物资装入内腔结构的各个装载区中；
d.将组装好的蓄冷板、低温物资和内腔结构装入箱体中，并盖上箱盖。
根据本发明的一个方面，装载物资的方法，包括以下步骤:
a.将箱体安装在外部货运飞船上；
b.将隔热层粘接在箱体内壁上；
c.将内腔结构装入箱体中；
d.将蓄冷板和低温物资装入内腔结构的各个装载区中，并盖上箱盖。
根据本发明的一个方案，将箱体、箱盖与隔热层这些与低温蓄冷无关的结构提前在货运飞船货架上安装好，与货架结构采用一体化设计，而在塔架临射前安装时仅安装低温物资和蓄冷板，最大程度减小临射前人工安装的物品尺寸和重量。
根据本发明的一个方案，隔热层的形状为梯形凸台，每个隔热层的侧面均为斜面，可与相邻的隔热层紧密靠拢，防止形成缝隙漏热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示本发明的一种实施方式的空间物资低温运输装置的部分结构示意图；
图2表示本发明的一种实施方式的空间物资低温运输装置的整体结构示意图；
图3表示利用本发明空间物资低温运输装置进行物资装载的装载方法图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
图1表示本发明的一种实施方式的空间物资低温运输装置的部分结构示意图；图2表示本发明的一种实施方式的空间物资低温运输装置的整体结构示意图；图3表示利用本发明空间物资低温运输装置进行物资装载的两种装配步骤图。结合图1至图3，本发明的空间物资低温运输装置包括箱体1、箱盖2、内腔结构3、蓄冷板4和隔热层A。
图1仅示出本发明的箱体1、箱盖2与隔热层A的结构，由图1可知，箱体1为矩形，一侧设有开口，用于装卸低温物资，作为低温运输装置的主承力结构。箱盖2通过铰链铰接在箱体1设有开口的一侧，可以实现开门和锁门。隔热层A为低密度、低导热率的气凝胶，本发明所用的气凝胶密度为300kg/m3，导热率为10mW.m-1.K-1，当然也可根据实际需求进行选择。箱体1内部的隔热层A粘接在其内壁的每一个面上，箱盖2上的隔热层A粘接在其扣合状态下面对箱体1的一面上。在本实施方式中，隔热层A的形状为向着箱体1内部延伸延伸的梯形凸台，即每个隔热层A的侧面均为斜面，以便于相邻的隔热层A互相抵靠，使得相互之间紧密靠拢，防止形成缝隙漏热。根据本发明的构思，隔热层A的形状还可为其他形状，只要能与相邻的隔热层A紧密靠紧即可。本发明改进了现有技术气凝胶+相变材料制冷方案的内外结构整体包装方式，即将与低温蓄冷无关的结构(即箱体1、箱盖2与隔热层A)提前在货运飞船货架上安装好，与货架结构采用一体化设计，而在塔架临射前安装时仅安装低温物资和蓄冷板4，最大程度减小临射前人工安装的物品尺寸和重量。
如图2所示，内腔结构3也为矩形，并设置在箱体1内部紧贴隔热层A。其材料为金属，对抗拉和抗压强度均低的软性气凝胶进行结构支撑，防止火箭发射过程对气凝胶的振动冲击破坏。结合图3可知内腔结构3内部设有支架301，也为金属材料，用于划分低温物资的不同装载区。在本实施方式中，支架301由多块垂直连接的平板组成，设置在内腔结构3内部将内腔结构3内部空间分为四个矩形装载区，使得内腔结构3可作为低温物资的装载结构和热平衡结构。根据本发明的构思，装载区的数量可根据实际需求设置多个。本发明还包括与内腔结构3配合的盖板5。盖板5也为与支架301相同的金属材料，并粘接在箱盖2上设置的隔热层A上，在盖上箱盖2后，盖板5与内腔结构3压紧，形成封闭结构，对低温物资和隔离层A隔离和缓冲保护。
根据本发明的一种实施方式，蓄冷板4为相变材料，如图3所示，蓄冷板4贴合于低温物资设置在内腔结构3的每个装载区中。在本实施方式中，每个装载区设有一个蓄冷板4，而蓄冷板4贴合于内腔结构3两个竖直的内壁上。
如图3所示，利用空间物资低温运输装置来装载物资包括两种方法，
第一种方法包括以下步骤:
a.将箱体1安装在外部货运飞船上；
b.将隔热层A粘接在箱体1内壁上；
c.将蓄冷板4和低温物资装入内腔结构3的各个装载区301中；
d.将组装好的蓄冷板4、低温物资和内腔结构3装入箱体1中，使内腔结构3紧贴隔热层A，并盖上箱盖2。
第二种方法包括以下步骤:
a.将箱体1安装在外部货运飞船上；
b.将隔热层A粘接在箱体1内壁上；
c.将内腔结构3装入箱体1中，使其紧贴隔热层A；
d.将蓄冷板4和低温物资装入内腔结构3的各个装载区301中，并盖上箱盖2。
由上述描述可知，利用本发明的装置装载货物时可对支架301形成的多个装载区分别装载低温物资和相变蓄冷材料(即蓄冷板4)，也可将内腔结构3取下，在外部装载好低温物资和相变蓄冷材料，形成整体的临射装载模块，再装入箱体1。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空间物资低温运输装置，包括：
箱体(1)，一侧设有用于装卸低温物资的开口；
箱盖(2)，连接在所述箱体(1)设有开口的一侧，用于开合所述箱体(1)；
内腔结构(3)，设置在所述箱体(1)内部，用于装载低温物资；
所述内腔结构(3)内部设有支架(301)，用于划分低温物资的不同装载区；
其特征在于，还包括：
蓄冷板(4)，贴合于低温物资设置在所述内腔结构(3)的每个装载区中；
隔热层(A)，分别设置在所述箱体(1)内壁上和所述箱盖(2)扣合时面对所述箱体(1)的面上。
2.根据权利要求1所述的空间物资低温运输装置，其特征在于，每个所述隔热层(A)的侧面为可使相邻两个所述隔热层(A)互相抵靠的斜面。
3.根据权利要求2所述的空间物资低温运输装置，其特征在于，还包括固定在所述箱盖(2)上设置的隔热层(A)上，用于在盖上所述箱盖(2)后封闭所述内腔结构(3)的盖板(5)。
4.根据权利要求1所述的空间物资低温运输装置，其特征在于，所述隔热层(A)的材料为气凝胶；
所述隔热层(A)的密度为300kg/m3，导热率为10mW.m-1.K-1。
5.根据权利要求1所述的空间物资低温运输装置，其特征在于，所述蓄冷板(4)的材料为相变材料。
6.一种利用如权利要求1至5中任一项所述的空间物资低温运输装置装载物资的方法，包括以下步骤:
a.将箱体(1)安装在外部货运飞船上；
b.将隔热层(A)粘接在箱体(1)内壁上；
c.将蓄冷板(4)和低温物资装入内腔结构(3)的各个装载区中；
d.将组装好的蓄冷板(4)、低温物资和内腔结构(3)装入箱体(1)中，并盖上箱盖(2)。
7.一种利用如权利要求1至5中任一项所述的空间物资低温运输装置装载物资的方法，包括以下步骤:
a.将箱体(1)安装在外部货运飞船上；
b.将隔热层(A)粘接在箱体(1)内壁上；
c.将内腔结构(3)装入箱体(1)中；
d.将蓄冷板(4)和低温物资装入内腔结构(3)的各个装载区中，并盖上箱盖(2)。
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