CN113619949A - 一种便携式空间废物收纳装置和收纳方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携式空间废物收纳装置和收纳方法，属于空间废物处理技术领域，解决了现有空间废物收纳需要宇航员自行收集的问题。便携式空间废物收纳装置，包括：支撑杆、弹簧压套、外部套筒、锁定装置、长杆和手柄。本发明通过装置的打开与闭合，来拆装及撑开废物收纳袋，用以辅助宇航员收集太空中密封环境内产生的垃圾，提高空间的废物收集效率。

Description

一种便携式空间废物收纳装置和收纳方法
技术领域
本发明涉及空间废物处理技术领域，尤其涉及一种便携式空间废物收纳装置和收纳方法。
背景技术
随着我国航天事业的快速发展，空间站将成为中国空间科学和空间技术研究实验的重要基地，一般空间站在轨运营10年以上，宇航员在空间驻留时间长，会产生一定的生活垃圾和废物，宇航员需要将这些生活垃圾和废物收集起来并密封好，保证舱内环境不受到污染。
目前，空间废物收纳依旧采用宇航员自行收集的方式。由于在太空中进行日常的行动较费力，因此急需发明一种便携、简单、稳定的空间废物收纳装置用来辅助宇航员对空间废物的回收操作。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种便携式空间废物收纳装置和收纳方法，用以辅助宇航员收集太空中密封环境内产生的垃圾，提高空间的废物收集效率。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种便携式空间废物收纳装置，包括：支撑杆、弹簧压套、外部套筒、锁定装置、长杆和手柄。
进一步地，支撑杆由折弯杆和直杆组成。
进一步地，弹簧压套的上端与长杆的上端固接。
进一步地，外部套筒内部设有滑槽。
进一步地，锁定装置包括凸台、圆锥销和限位装置。
进一步地，长杆通过外部套筒的滑槽上下运动。
进一步地，长杆中间部位设有凹槽。
进一步地，锁定装置的圆锥销穿过长杆的凹槽。
进一步地，手柄为表面带凹凸结构的圆柱体。
一种便携式空间废物收纳装置的收纳方法，包括以下步骤：
(1)在所述便携式空间废物收纳装置上套设废物收纳袋；
(2)利用所述便携式空间废物收纳装置撑开废物收纳袋；
(3)将所述便携式空间废物收纳装置固定在手腕上；
(4)收集太空舱内生活区域的废物并关闭收纳装置。。
本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：
1.本发明的空间废物收纳装置通过锁定装置的锁定与解除锁定，可实现支撑杆和支撑环的闭合与打开，当支撑杆和支撑环闭合时，方便在空间站拆装废物收纳袋；
2.本发明的空间废物收纳装置的每组支撑杆由两部分组成，且两部分分别连接在不同的部件上，保证了本发明在空间站使用的稳定性；
3.本发明的空间废物收纳装置的长杆通过套筒内部的滑槽滑动，减少了收纳装置的运动连接部件，提高本发明的可靠性和稳定性；
4.本发明的空间废物收纳装置的手柄设有套绳，避免了由于空间站重力的缺失，宇航员在使用收纳装置时手柄脱离手掌的风险；
5.本发明的空间废物收纳装置操作简单，携带方便，废物收纳效率高，提高了宇航员在空间站收纳废物的效率。
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为本发明实施例的打开状态；
图2为本发明实施例的关闭状态；
图3为本发明实施例的外部套筒、锁定装置与长杆的主剖视图，其中(a)为锁定装置锁定，(b)为锁定装置解除；
图4为本发明实施例的外部套筒、锁定装置与长杆的左剖视图；
图5为图1和图2的剖视图，其中(a)为图2的剖视图B-B(锁定装置锁定)，(b)为图1的剖视图A-A(锁定装置解除)；
图6为本发明支撑环打开的示意图；
图7为本发明支撑环闭合的示意图；
图8为图7的C-C剖视图；
图9为图7的D-D剖视图；
附图标记：
1-支撑杆，11-折弯杆，12-直杆，2-弹簧压套，3-外部套筒，31-右边壁，32-左边壁，4-锁定装置，41-左限位装置，42-右限位装置，5-长杆，6-手柄，7-支撑环，71-半圆环，72-半圆环，711-矩形环，721-矩形板，8-滑扣，9-套绳。
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，附图构成本发明一部分，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。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
实施例1
如图1至图9所示，本发明实施例提供了一种便携式空间废物收纳装置(下称收纳装置)，包括支撑杆1、弹簧压套2、外部套筒3、锁定装置4、长杆5和手柄6。
支撑杆1以外部套筒3为对称轴，对称布置两组，每组包括折弯杆11和直杆12；直杆12的上端铰接在折弯杆11上，下端铰接在外部套筒3上，在图1所示方向上，直杆12可以在折弯杆11的带动下，平行于纸面左右转动；折弯杆11的下端铰接在弹簧压套2的上端，另一端用来连接废物收纳袋；折弯杆11的折弯角度大于120°，支撑杆1闭合时，两根折弯杆11的折弯处距离靠近，方便收纳装置使用时套上废物收纳袋，同时，由于收纳闭合后的体积较小，方便收纳装置不使用时的收纳；支撑杆1的打开角度可以调节，最大打开角度为120°，以适应不同口径大小的收纳袋。
进一步地，收纳装置还包括支撑环7，支撑环7由两个半圆环71和72组成，固定在折弯杆11的折弯处，半圆环71的内径大于半圆环72的外径，使得半圆环72能够在半圆环71内滑动，随着支撑杆1的打开和闭合，支撑环7可以随之打开和闭合；半圆环71的两端各设置(例如焊接)一矩形环711，半圆环72的两端各设置(例如焊接)一矩形板721，矩形板721的竖直方向边长大于矩形环711的竖直方向边长，确保半圆环72和半圆环71组成的圆张开到最大时，半圆环71不会从半圆环72中滑落。通过设置支撑环7，一方面增强了支撑杆1的稳定性，另一方面，方便固定废物收纳袋，提高收纳效率。
弹簧压套2的下端焊接在外部套筒3的上部，上端与长杆5的上部固接，向下拉动长杆5时，弹簧压套2在长杆5的带动下被压缩，弹簧压套2带动支撑杆1的折弯杆11向下运动，折弯杆11在直杆12的作用下，向内闭合，进而闭合整个支撑杆1；支撑环7在折弯杆11的作用下，向内闭合至图7所示状态；松开长杆5，弹簧压套2恢复正常状态，支撑杆1随之打开；支撑杆7在折弯杆11的作用下，打开至图6所示状态。收纳装置通过弹簧压套2的伸缩来实现支撑杆1和支撑环7的打开和闭合，收纳装置的运动简单，保证了工作的可靠性。
外部套筒3为正方形管，在图5所示方向上，所述外部套筒3的前后两个面的内表面上设有滑槽；长杆5为横截面是矩形的长杆，外部套筒3滑槽的横截面尺寸大于长杆5的横截面尺寸，长杆5位于外部套筒3内，沿外部套筒3内的滑槽运动，长杆5长度方向上的中间处开设凹槽，开槽处的横截面如图5所示，开槽后使得锁定装置4的圆锥销插入长杆5的槽内后，长杆5仍可以上下移动。
长杆5的下端连接在手柄6上，手柄6为表面带凹、凸结构的圆柱体，其中凹结构的凹陷深度为凸结构的凸出高度的1/2-1/3，保证宇航员空间使用时的握持度。
进一步地，手柄6上连接绳套9，绳套9上设有滑扣8；滑扣8可沿绳套滑动以调整绳套9的大小。使用时，将手腕穿进绳套9，向下拉动滑扣8，使绳套9固定在手腕上，避免由于空间站重力的缺失，宇航员在使用收纳装置时手柄脱离手掌的风险。
在图5所示方向上，外部套筒3的右边壁31上装锁定装置4的位置开螺纹孔，左边壁32上对应位置开通孔；锁定装置4的圆锥销分别穿过外部套筒3的右边壁31上的螺纹孔和长杆5后，延伸到外部套筒3的左边壁32；锁定装置4与外部套筒3的右边壁31通过螺纹连接；锁定装置4设有左限位装置41和右限位装置42，当锁定装置4处于锁定状态时，右限位装置42与长杆5的右边壁接触，通过右限位装置42与右边壁的摩擦力限制长杆5的运动，当锁定装置4解除锁定时，左限位装置41限制了锁定装置4的最大位移，保证锁定装置4不会脱落；锁定装置4外设有凸台，通过旋转凸台，可实现锁定装置的锁定与解除锁定。
本发明实施例的空间废物收纳方法如下：
(1)在便携式空间废物收纳装置上套设废物收纳袋：收纳装置未使用时，处于关闭状态；此时，锁定装置4处于图5(a)所示锁定状态，将带有收口装置的废物收纳袋套在支撑杆1和支撑环7上。
(2)利用所述便携式空间废物收纳装置撑开废物收纳袋：旋转凸出在锁定装置4外的凸台，将锁定装置旋出一部分，使锁定装置4的右限位装置42不与长杆5外壁接触，锁定装置4圆锥销不与长杆5内凹槽接触，长杆5在外部套筒3的滑槽内向上滑动，被压缩的弹簧压套2伸长至正常状态，支撑杆1和支撑环7打开，撑开废物收纳袋。
(3)将所述便携式空间废物收纳装置固定在手腕上：将滑扣8向上滑动，打开绳套9至所需尺寸，套入手腕后，向下拉动滑扣8，将绳套9尺寸固定，使收纳装置不会脱离手腕。
(4)收集太空舱内生活区域的废物并关闭收纳装置：固定手腕后，开始收集太空舱内生活区域的废物。收集完成后，向下拉动手柄6，使得手柄6上的长杆5在外部套筒3内通过滑槽向下运动，带动弹簧压套2处于压缩状态，支撑杆1和支撑环7闭合，取下废物收纳袋并密封；旋转锁定装置4上露在外部套筒3外的凸台，使得锁定装置4整体向外部套筒内运动，锁定装置4的右限位装置42与长杆5的外壁接触，圆锥销与长杆5的内凹槽接触，通过摩擦力及预紧力，固定长杆5，使整个收纳装置处于关闭状态。
特别地，如果所使用的废物收纳袋的口径小于支撑杆1和支撑环7打开到最大时的直径，本发明的便携式空间废物收纳装置可以不完全打开。
本实施例的空间废物收纳方法如下：
(1)在便携式空间废物收纳装置上套设废物收纳袋：当收纳装置处于关闭状态时，将带有收口装置的废物收纳袋套在支撑杆1和支撑环7上。
(2)利用所述便携式空间废物收纳装置撑开废物收纳袋：旋转凸出在锁定装置4外的凸台，将锁定装置旋出一部分，使锁定装置4的右限位装置42不与长杆5外壁接触，锁定装置4圆锥销不与长杆5内凹槽接触，将长杆5在外部套筒3的滑槽内向上滑动一定距离，被压缩的弹簧压套2伸长一部分，但仍处于压缩状态，支撑杆1打开至所需角度，带动支撑环7打开至所需尺寸，撑开废物收纳袋。向内旋转锁定装置4上露在外部套筒3外的凸台，锁紧锁定装置4，将长杆5固定，支撑杆1和支撑环7保持在所需尺寸。
(3)将所述便携式空间废物收纳装置固定在手腕上：将滑扣8向上滑动，打开绳套9至所需尺寸，套入手腕后，向下拉动滑扣8，将绳套9尺寸固定，使收纳装置不会脱离手腕。
(4)收集太空舱内生活区域的废物并关闭收纳装置：固定手腕后，开始收集太空舱内生活区域的废物，收集完成后，先将锁定装置4旋出解锁，向下拉动手柄6，使得手柄6上的长杆5在外部套筒3内通过滑槽向下运动，带动弹簧压套2处于压缩状态，支撑杆1和支撑环7闭合，取下废物收纳袋并密封；再锁紧锁定装置4，使整个收纳装置处于关闭状态。
实施例2
本发明实施例提供了另一种便携式空间废物收纳装置，如图1-9所示，包括支撑杆1、弹簧压套2、外部套筒3、锁定装置4、长杆5、手柄6、支撑环7、滑扣8和绳套9。本实施例与实施例1的区别是：
锁定装置4包括凸台、圆锥销和右限位装置；长杆5为横截面是矩形的长杆，沿长杆5长度方向上设置多个通孔，孔的直径等于锁定装置4圆锥销的最大直径，使得锁定装置4的圆锥销拧紧后，圆锥销与孔的内壁接触，右限位装置与长杆5的右壁接触，限制长杆5的运动。
本发明实施例的空间废物收纳方法如下：
(1)在便携式空间废物收纳装置上套设废物收纳袋：当收纳装置处于关闭状态时，将带有收口装置的废物收纳袋套在支撑杆1和支撑环7上。
(2)利用所述便携式空间废物收纳装置撑开废物收纳袋：旋转凸出在锁定装置4外的凸台，将锁定装置4旋出，使长杆5在外部套筒3的滑槽内向上滑动，被压缩的弹簧压套2伸长，根据所使用的废物收纳袋的口径大小，将支撑杆1和支撑环7打开至一定大小，撑开废物收纳袋，将锁定装置4的圆锥销依次穿过外部套筒3右边壁31上的螺纹孔、长杆5上相应的孔，旋转锁定装置4外的凸台，拧紧锁定装置4，固定长杆5，使支撑杆1和支撑环7固定在所需大小。
(3)将所述便携式空间废物收纳装置固定在手腕上：将滑扣8向上滑动，打开绳套9至所需尺寸，套入手腕后，向下拉动滑扣8，将绳套9尺寸固定，使收纳装置不会脱离手腕。
(4)收集太空舱内生活区域的废物并关闭收纳装置：固定手腕后，开始收集太空舱内生活区域的废物，收集完成后，将锁定装置4旋出，向下拉动手柄6，使得手柄6上的长杆5在外部套筒3内通过滑槽向下运动，带动弹簧压套2处于压缩状态，支撑杆1和支撑环7闭合，取下废物收纳袋并密封；插入锁定装置4并拧紧，固定长杆5，使整个收纳装置处于关闭状态。
综上所述，本发明实施例提供的一种便携式空间废物收纳装置和方法，通过锁定装置4的旋进旋出，可实现收纳装置的打开闭合，操作方便，易于携带；不使用时，便于收纳，不占用过多的空间；整个收纳装置采用的部件结构简单，保证了收纳装置的可靠性，提高了宇航员空间废物收纳的效率。
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)

1.一种便携式空间废物收纳装置，其特征在于，所述便携式空间废物收纳装置包括：支撑杆(1)、弹簧压套(2)、外部套筒(3)、锁定装置(4)、长杆(5)和手柄(6)。
2.根据权利要求1所述的便携式空间废物收纳装置，其特征在于,支撑杆(1)由折弯杆(11)和直杆(12)组成。
3.根据权利要求1所述的便携式空间废物收纳装置，其特征在于，弹簧压套(2)的上端与长杆(5)的上端固接。
4.根据权利要求1所述的便携式空间废物收纳装置，其特征在于，外部套筒(3)内部设有滑槽。
5.根据权利要求1所述的便携式空间废物收纳装置，其特征在于，锁定装置(4)包括凸台、圆锥销和限位装置。
6.根据权利要求1或4所述的便携式空间废物收纳装置，其特征在于，长杆(5)通过外部套筒(3)的滑槽上下运动。
7.根据权利要求1所述的便携式空间废物收纳装置，其特征在于，长杆(5)中间部位设有凹槽。
8.根据权利要求1-7任一所述的便携式空间废物收纳装置，其特征在于，锁定装置(4)的圆锥销穿过长杆(5)的凹槽。
9.根据权利要求1所述的便携式空间废物收纳装置，其特征在于，手柄(6)为表面带凹凸结构的圆柱体。
10.一种根据权利要求1-9所述的便携式空间废物收纳装置的收纳方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在所述便携式空间废物收纳装置上套设废物收纳袋；
(2)利用所述便携式空间废物收纳装置撑开废物收纳袋；
(3)将所述便携式空间废物收纳装置固定在手腕上；
(4)收集太空舱内生活区域的废物并关闭收纳装置。
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