CN110884697A - 一种舱外载荷接口支持装置 - Google Patents

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程钊
梁建辉
杨金禄
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G4/00—Tools specially adapted for use in space

Abstract

本发明涉及一种舱外载荷接口支持装置，包括壳体、设置于所述壳体上表面的导向件、安装在所述壳体中的电机、与所述电机相连接的机械联动结构、设置于所述壳体上表面上与所述机械联动结构相连接的锁紧销和电连接器；所述壳体上每个锁紧销的还设有第一行进空间，所述电连接器处设有第二行进空间。本发明的舱外载荷接口装置具有锁紧、解锁功能，可以在航天员或机械臂的配合下对舱外试验设备试验锁紧、解锁操作，并为试验提供供电、信息支持，利用自身电机实现电连接器的锁紧，降低了对航天员、机械臂的插拔力要求。

Description

一种舱外载荷接口支持装置
技术领域
本发明属于航天器技术领域，尤其涉及一种舱外载荷接口支持装置。
背景技术
我国空间环境材料器件暴露试验、空间环境数据的获取、空间育种、空间基天文观测、对地观测、空间安全等研究，均需要一个长期的支持平台，空间站等大型航天器的外舱壁正是最佳选择。而航天器外壁通常比较光滑，不便于试验设备的安装、更换，加之暴露试验设备形状各异、接口多种多样，而航天员和机械臂的操作能力都很有限，这些都给开展空间暴露试验带来了困难。
我国的空间站工程已经进入论证阶段，许多与之配套的空间暴露试验项目也开始启动，但这些项目仍存在着舱外试验设备在轨安装困难、航天器支持能力差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有锁紧、解锁功能的舱外载荷接口支持装置。
为实现上述目的，本发明提供一种舱外载荷接口支持装置，包括壳体、设置于所述壳体上表面的导向件、安装在所述壳体中的电机、与所述电机相连接的机械联动结构、设置于所述壳体上表面上与所述机械联动结构相连接的锁紧销和电连接器；
所述壳体上每个锁紧销的还设有第一行进空间，所述电连接器处设有第二行进空间。
根据本发明的一个方面，所述舱外载荷接口支持装置还包括强制解锁组件，所述强制解锁组件包括对称设置的第一杠杆组和第二杠杆组，所述第一杠杆组和第二杠杆组的支点位于所述壳体内，第一杠杆组和第二杠杆组较短的一端与所述机械联动结构相连接，第一杠杆组和第二杠杆组另一端伸出所述壳体；
第一杠杆组和第二杠杆组同向运动。
根据本发明的一个方面，所述壳体还设有安装通孔。
根据本发明的一个方面，所述导向件设置有四个，四个所述导向件分别设置在所述壳体的四角位置。
根据本发明的一个方面，所述锁紧销设置有六个，六个所述锁紧销在所述壳体上对称设置。
根据本发明的一个方面，所述舱外载荷接口支持装置还包括第二电连接器，所述第二电连接设置于所述壳体的侧面上。
根据本发明的一个方面，所述电连接器用于与舱外载荷相连接，为舱外载荷提供供电、信息接口。
根据本发明的一个方面，所述壳体内还设有机械联动结构传感器。
本发明的舱外载荷接口装置具有锁紧、解锁功能，可以在航天员或机械臂的配合下对舱外试验设备试验锁紧、解锁操作，并为试验提供供电、信息支持，利用自身电机实现电连接器的锁紧，降低了对航天员、机械臂的插拔力要求。
本发明的舱外载荷接口支持装置，由于设有强制解锁组件，当电机出现故障的时候，辅助锁紧、解锁装置即机械联动结构无法正常工作时，航天员可以手动操作强制解锁组件实现试验设备的解锁。航天员可以通过套管等工具，撬动杠杆13或15的一端，将其推至12或14处。由于锁紧销和电连接器之间由机械联动机构相连，同步运动，而杠杆又与机械联动机构相连，因此当杠杆运动时，将带动锁紧销和电连接器同步运动，实现试验设备的强制解锁。
附图说明
图1示意性表示根据本发明的舱外载荷接口支持装置的外部结构图；
图2示意性表示根据本发明的舱外载荷接口支持装置的内部结构图；
图3示意性表示根据本发明的舱外载荷接口支持装置的左视图；
图4示意性表示根据本发明的舱外载荷接口支持装置的右视图；
图5示意性表示根据本发明的舱外载荷接口支持装置的后视图；
图6示意性表示根据本发明的舱外载荷接口支持装置前视图。
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。
结合图1-图6所示，舱外载荷接口支持装置，包括壳体1、设置于壳体1上表面的导向件(图示标号8、9、10、11)、安装在壳体1中的电机7、与电机7相连接的机械联动结构18、设置于壳体1上表面上与机械联动结构8相连接的锁紧销4和电连接器3；壳体1上每个锁紧销4的还设有第一行进空间6，电连接器3处设有第二行进空间5。
按照上述设置的本发明的舱外载荷接口装置具有锁紧、解锁功能，可以在航天员或机械臂的配合下对舱外试验设备试验锁紧、解锁操作，并为试验提供供电、信息支持，利用自身电机实现电连接器的锁紧，降低了对航天员、机械臂的插拔力要求。
具体来说，结合图1-图6所示，根据本发明的一种实施方式，壳体1为规则形状的立方体，长宽高的尺寸为400*400*120mm。壳体1由铝合金或复合材料构成，上下底面分布有安装孔17，用于地面装配人员利用螺钉将本发明的舱外载荷接口支持装置固定在航天器外舱壁上，固定之后螺钉帽嵌入壳体1上表面内，整个壳体1上表面保持水平。壳体1内部安装有电机7、锁紧销机械联动机构18、用于检测机械联动机构18的传感器等电气设备。
在本实施方式中，导向件设置有四个,分别为位于壳体1顶面的四角分布的4个锥形导向柱8、9、10、11，导向柱垂直于壳体顶面，用于辅助定位，降低在轨安装试验设备的对准精度要求，协助航天员或机械臂在轨安装试验载荷。同时4个导向柱也有固定载荷的作用，当锁紧销4和电连接器3对载荷实现锁紧、解锁操作时，4个导向柱可以固定载荷，使其在水平方向上不发生位移。
在本实施方式中，在壳体1的顶面，对称分布着6个锁紧销4和1个支持自控作业的电连接器3，锁紧销4和电连接器3由壳体1内部的机械联动机构18相连，构成了辅助锁紧、解锁装置，可以实现同步水平运动。壳体1上预留出了锁紧销4的第一行进空间6和电连接器3的第二行进空间5。当安装或移除试验设备时，电机7驱动壳体里的机械联动机构18，带动联动机构上的6个锁紧销4和电连接器3分别在第一行进空间6和第二行进空间5进行水平运动，实现对试验设备的锁紧、解锁操作。当装置完成锁紧或解锁操作时，机械联动机构18将处于行程的两个极限位置，壳体1内位于这两个位置的传感器将对机械联动机构18的位置进行确认，以保证装置完成了对试验设备的锁紧、解锁操作。
本发明的舱外载荷接口支持装置还设有强制解锁组件，强制解锁组件包括第一杠杆组13和第二杠杆组15，第一杠杆组13和第二杠杆组15的两个支点16固定在壳体1内，第一杠杆组13和第二杠杆组15中杠杆较短的一端与壳体1内的机械机构18相连。在实现载荷解锁或锁紧的过程中，第一杠杆组13、第二杠杆组15同向运动。当舱外载荷接口支持装置处于锁紧过程时，第一杠杆组杠杆13、第二杠杆组15将向电连接器3方向滑动，当装置处于完全锁紧载荷状态时，第一杠杆组13、第二杠杆组15将处于向电连接器3方向滑动行程的极限位置。当装置处于解锁过程时，第一杠杆组杠杆13、第二杠杆组15将向远离电连接器3的方向滑动，当装置处于完全解锁载荷状态时，第一杠杆组13、第二杠杆组15将处于向远离电连接器3方向滑动行程的极限位置。
本发明的舱外载荷接口支持装置，由于设有强制解锁组件，当电机7出现故障的时候，辅助锁紧、解锁装置即机械联动结构18无法正常工作时，航天员可以手动操作强制解锁组件实现试验设备的解锁。航天员可以通过套管等工具，撬动杠杆13或15的一端，将其推至12或14处。由于锁紧销4和电连接器3之间由机械联动机构18相连，同步运动，而杠杆又与机械联动机构18相连，因此当杠杆运动时，将带动锁紧销4和电连接器3同步运动，实现试验设备的强制解锁。
本发明的舱外载荷接口支持装置还包括第二电连接器2，第二电连接器2为舱外航天员操作电连接器，用于舱外载荷接口支持装置与航天器自身的电气连接，接收航天器提供的供电、信息支持。第二电连接器2所接收的线路在壳体1内分为两个部分，一部分是为接口装置的电机、传感器提供供电、信息支持，用于电机的控制和状态采集，另一个部分是与电连接器3相连，用于向试验载荷设备提供供电、信息支持。航天器在地面时，工作人员手动将航天器自身电缆插头与第二电连接器2相连，当舱外载荷接口支持装置在轨出现故障需要更换时，由航天员出舱手动操作完成航天器自身电缆插头与电连接器2拔插；
本发明的电连接器3为舱外自控操作电连接器，用于舱外载荷接口支持装置与试验设备的电气连接，为试验设备提供供电、信息接口，支持试验设备开展舱外暴露试验。当航天员或机械臂安装、拆除试验设备时，在辅助锁紧、解锁装置完成对载荷机械锁紧、拔出的同时，将自动实现接口装置与载荷试验设备的电气对接、分离。
电连接器3和第二电连接器3都可完成多路供电和信息线路的支持，其中信息支持包括1553B总线、以太网、模拟量采集与控制等形式。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，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 (8)

1.一种舱外载荷接口支持装置，其特征在于，包括壳体、设置于所述壳体上表面的导向件、安装在所述壳体中的电机、与所述电机相连接的机械联动结构、设置于所述壳体上表面上与所述机械联动结构相连接的锁紧销和电连接器；
所述壳体上每个锁紧销的还设有第一行进空间，所述电连接器处设有第二行进空间。
2.根据权利要求1所述的舱外载荷接口支持装置，其特征在于，所述舱外载荷接口支持装置还包括强制解锁组件，所述强制解锁组件包括对称设置的第一杠杆组和第二杠杆组，所述第一杠杆组和第二杠杆组的支点位于所述壳体内，第一杠杆组和第二杠杆组较短的一端与所述机械联动结构相连接，第一杠杆组和第二杠杆组另一端伸出所述壳体；
第一杠杆组和第二杠杆组同向运动。
3.根据权利要求1或2所述的舱外载荷接口支持装置，其特征在于，所述壳体还设有安装通孔。
4.根据权利要求1或2所述的舱外载荷接口支持装置，其特征在于，所述导向件设置有四个，四个所述导向件分别设置在所述壳体的四角位置。
5.根据权利要求1或2所述的舱外载荷接口支持装置，其特征在于，所述锁紧销设置有六个，六个所述锁紧销在所述壳体上对称设置。
6.根据权利要求1或2所述的舱外载荷接口支持装置，其特征在于，所述舱外载荷接口支持装置还包括第二电连接器，所述第二电连接设置于所述壳体的侧面上。
7.根据权利要求1所述的舱外载荷接口支持装置，其特征在于，所述电连接器用于与舱外载荷相连接，为舱外载荷提供供电、信息接口。
8.根据权利要求1所述的舱外载荷接口支持装置，其特征在于，所述壳体内还设有机械联动结构传感器。
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