CN115946090A - 空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱及其重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱及其重构方法，工具箱包括前面板、背板、底板、左侧板和右侧板，前面板、背板、底板、左侧板和右侧板相互连接形成顶部敞口的抽屉结构；前面板内侧壁以及底板内侧壁上均设有第一粘扣，左侧板、右侧板以及背板内侧壁上均设有螺纹孔，背板的内侧壁上还设有地脚；抽屉结构内设有隔栏，隔栏分别可拆卸连接在左侧板、右侧板以及底板的内侧壁上，隔栏将抽屉结构分隔成第一存储空间和第二存储空间；或/和，左侧板和右侧板的内侧壁上均设有耳片。本发明可保证在线柜在轨有足够的空间为有效载荷提供标准抽屉大小的可重构空间，同时工具箱还具有可靠的力学结构，可在上行时载重，提高上行空间利用率。

Description

空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱及其重构方法

技术领域

本发明涉及空间站在线柜技术领域，具体涉及空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱及其重构方法。

背景技术

随着载人航天技术的发展，在外太空建立长期有人居住和工作的环境成为人类航天事业的重心。国际空间站的后勤补给相对任何以往人类的自然探索活动来说都是十分昂贵和不易的，未来在月球和火星上建立基地面临的后勤问题更为严峻，尤其是应对突发事件，由地面保障延误带来的损失将无法估量。因此考虑到航天员的主动性，通过给人员提供一系列的工具和技术支持，增强设施的自主维修和保障的能力是解决后勤补给问题的重要措施。

在线维修装调操作柜(以下简称“在线柜”)是一种空间站应用系统规划的科学和技术实验平台，主要为空间站有效载荷提供一个进行在轨故障诊断、中继级维修和手工或机械操作的工作场所。在线柜可利用载人空间站提供的舱内空间环境条件，以及航天员在轨操作、维护、更换能力，基于外部机、电、热、信息、测控等资源约束，开展在轨的维修装调操作与实验研究。

工具箱属于在线柜科学实验系统的收纳和储物空间，为在线柜在轨实施维修、装调、操作等功能提供空间后勤保障，为其他有效载荷提供可扩展的收纳空间及可重构空间。工具箱内部需要兼顾各类在轨独立设备、实验装置、功能组件、备品备件、操作工具的存储，其需要的存储空间、固定要求均不相同，且会根据任务的需求发生变化；同时，需要考虑利用工具箱的空间，进行大模块在轨重构，便于在线柜根据后续有效载荷在轨操作和实验需求进行升级改造；另外，由于上行资源非常宝贵，工具箱的设计还需要考虑上行载重的问题，充分利用现有空间，为其他载荷上行做好支撑。结合以上需求，工具箱的多功能、高适应性设计是一个挑战。

发明内容

本发明为了解决需要同时满足上行搭载和在轨储物的问题，解决在轨最大化利用有限空间进行分区分类存储的问题，解决在轨满足不同需求的有效载荷如何存储的问题，解决在轨利用有限空间满足可重构和扩展升级需求的问题，提供了一种空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱及其重构方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，包括前面板、背板、底板、左侧板和右侧板，所述前面板、背板、底板、左侧板和右侧板相互连接形成顶部敞口的抽屉结构；所述前面板的内侧壁以及底板的内侧壁上均设有第一粘扣，所述左侧板、右侧板以及背板的内侧壁上均设有螺纹孔，所述背板的内侧壁上还设有地脚；

所述抽屉结构内设有隔栏，所述隔栏分别可拆卸连接在所述左侧板、右侧板以及底板的内侧壁上，所述隔栏将所述抽屉结构分隔成第一存储空间和第二存储空间；或/和，所述左侧板和右侧板的内侧壁上均设有耳片。

本发明的有益效果是：本发明的空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，采用抽屉结构，可以保证在线柜在轨有足够的空间为有效载荷提供标准抽屉大小的可重构空间，同时工具箱还具有可靠的力学结构，可以在上行时载重，提高上行空间的利用率。本发明的工具箱，通过设置耳片、隔栏、第一粘扣、地脚等结构，可以根据不同重构需求，在工具箱的内容空间中设置不同的载荷，提高工具箱的利用率，可以对大模块进行在轨重构，便于在线柜根据后续有效载荷在轨操作和实验需求进行升级改造。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述隔栏采用多个横杆和多个竖杆一体连接形成网格结构，所述隔栏的底部两侧分别一体连接有连接凸边，所述连接凸边可拆卸连接在所述底板上；所述隔栏的两侧边分别设有支耳，所述隔栏的两侧分别通过支耳可拆卸连接在所述左侧板和右侧板上。

采用上述进一步方案的有益效果是：隔栏的设置，可以将抽屉分隔成不同的装配空间，便于安装不同的载荷，也为绑扎带等结构提供了连接支撑。

进一步，所述隔栏顶部的横杆中部设有多个隔断，每个隔断处设有转轴。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于在隔栏顶部设置分区隔板。

进一步，所述隔栏顶部的转轴上铰接有分区隔板，所述分区隔板能够绕隔栏顶端扣合在所述第一存储空间或第二存储空间的顶部。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置分区隔板，可以对第一存储空间或第二存储空间中的载荷进行压紧固定。

进一步，所述分区隔板的自由端设有与所述前面板的内侧壁上的第一粘扣适配的第二粘扣。

采用上述进一步方案的有益效果是：可将分区隔板的自由端通过第一粘扣和第二粘扣配合进行连接固定。

进一步，所述耳片的两端分别与所述左侧板或右侧板的内侧壁固定连接，所述耳片的中部与所述左侧板或右侧板之间预留有绑扎带穿过的间隙，所述间隙上下贯通设置。

进一步，所述耳片为多个且沿前后方向间隔排布。

进一步，所述地脚的两端分别与所述背板的内侧壁固定连接，所述地脚的中部与所述背板之间预留有绑扎带穿过的间隙，所述间隙上下贯通设置；所述地脚为多个且沿左右方向间隔排布。

进一步，所述左侧板和右侧板的外侧壁上分别设有前后水平延伸的导轨；所述前面板的外侧壁上设有助力把手。

空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱的重构方法，采用上述的工具箱实现，包括：

上行搭载状态：工具箱在地面时，在所述左侧板和右侧板的内侧壁上安装耳片，上行前，将货包通过绑扎带穿过耳片固定在工具箱内，搭载上行；

分区存放状态：待发射上行任务完成后，解开绑扎带，拆除货包及工具箱内的耳片，此时工具箱为空置状态；可按照预设区域划分方式分区规划，将在线柜用功能部组件放置在赋型软包内，赋型软包外侧壁上设有第二粘扣，可利用工具箱底板上的第一粘扣，将各个赋型软包固定在工具箱的底板上，方便在轨取用；

在轨使用状态：赋型软包中的功能部组件完成使用后，将所有赋型软包取出，恢复工具箱的空置状态，沿左右方向安装隔栏，在隔栏顶部安装分区隔板，利用前面板上的第一粘扣固定分区隔板的自由端；将异形载荷通过绑扎带穿过地脚和隔栏进行绑扎，并固定在第二存储空间内；将工具载荷通过第二存储空间内的第一粘扣固定在工具箱的底板上；将辅助工具通过第一存储空间内的第一粘扣固定在所述工具箱的底板上并通过分区隔板压住固定，或将辅助工具直接通过绑扎带绑扎下分区隔板的侧壁上。

本发明的有益效果是：本发明可根据不同应用场景，对工具箱进行重构利用，提高上行空间资源利用率、提高在轨空间资源利用率、方便航天员在在线柜操作时，就近取用设备和功能部组件，提高对有效载荷存在需求的适应性；而且可对存储资源进行分区分类整理，提高存储物品的识别清晰性，扩展未来在轨升级的可靠性。

附图说明

图1为本发明空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱设置隔栏的立体结构示意图一；

图2为本发明空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱设置隔栏的立体结构示意图二；

图3a为本发明工具箱上行前空置状态结构示意图；

图3b为本发明工具箱上行搭载货包状态结构示意图；

图4a为本发明工具箱在轨空置状态结构示意图；

图4b为本发明工具箱在轨分区放置赋型软包的结构示意图；

图5a为本发明安装分区隔板和绑扎带的立体结构示意图；

图5b为本发明打开分区隔板取用载荷的状态结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

800、工具箱；801、前面板；802、背板；803、底板；804、左侧板；805、右侧板；806、第一粘扣；807、螺纹孔；808、地脚；809、隔栏；810、耳片；811、连接凸边；812、支耳；813、转轴；814、分区隔板；815、第二粘扣；816、助力把手；817、导轨；819、货包；820、赋型软包；821、绑扎带。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1～图5b所示，本实施例的一种空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱800，包括前面板801、背板802、底板803、左侧板804和右侧板805，所述前面板801、背板802、底板803、左侧板804和右侧板805相互连接形成顶部敞口的抽屉结构；所述前面板801的内侧壁以及底板803的内侧壁上均设有第一粘扣806，所述左侧板804、右侧板805以及背板802的内侧壁上均设有螺纹孔807，所述背板802的内侧壁上还设有地脚808；所述抽屉结构内设有隔栏809，所述隔栏809分别可拆卸连接在所述左侧板804、右侧板805以及底板803的内侧壁上，所述隔栏809将所述抽屉结构分隔成第一存储空间和第二存储空间；或/和，所述左侧板804和右侧板805的内侧壁上均设有耳片810。本实施例的空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，采用抽屉结构，可以保证在线柜在轨有足够的空间为有效载荷提供标准抽屉大小的可重构空间，同时工具箱还具有可靠的力学结构，可以在上行时载重，提高上行空间的利用率。本实施例的工具箱，通过设置耳片、隔栏、第一粘扣、地脚等结构，可以根据不同重构需求，在工具箱的内容空间中设置不同的载荷，提高工具箱的利用率，可以对大模块进行在轨重构，便于在线柜根据后续有效载荷在轨操作和实验需求进行升级改造。

如图1和图2所示，本实施例的所述隔栏809采用多个横杆和多个竖杆一体连接形成网格结构，所述隔栏809的底部两侧分别一体连接有连接凸边811，所述连接凸边811可拆卸连接在所述底板803上；所述隔栏809的两侧边分别设有支耳812，所述隔栏809的两侧分别通过支耳812可拆卸连接在所述左侧板804和右侧板805上。隔栏的设置，可以将抽屉分隔成不同的装配空间，便于安装不同的载荷，也为绑扎带等结构提供了连接支撑。如图1和图2所示，本实施例的所述隔栏809顶部的横杆中部设有多个隔断，每个隔断处设有转轴813，便于在隔栏顶部设置分区隔板。当在轨需要放置其他有效载荷或相应特殊工具时，有效载荷的需求种类更加多样化，单一的赋性和粘扣形式，无法解决在轨临时存放的特殊情况和细小零件及异性零件的特殊收纳需求，因此，在粘扣固定的基础上，设计了一个隔栏，隔栏上有圆柱形转轴或方形的栏条，可以利用各种夹子、线绳、3M胶带实现绑扎、加紧等固定方式，可以利用安装在背板上的地脚，将稍大的异型载荷束缚在工具箱内。

本实施例的所述隔栏809顶部的转轴813上铰接有分区隔板814，所述分区隔板814能够绕隔栏809顶端扣合在所述第一存储空间或第二存储空间的顶部。通过设置分区隔板，可以对第一存储空间或第二存储空间中的载荷进行压紧固定。

本实施例的一个优选方案为，所述分区隔板814的自由端设有与所述前面板801的内侧壁上的第一粘扣806适配的第二粘扣815。可将分区隔板的自由端通过第一粘扣和第二粘扣配合进行连接固定。

具体的，所述第一粘扣806可以为粘扣绒面或粘扣勾面，对应的，所述第二粘扣815可以为粘扣勾面或粘扣绒面。

如图3a所示，本实施例的所述耳片810的两端分别与所述左侧板804或右侧板805的内侧壁固定连接，所述耳片810的中部与所述左侧板804或右侧板805之间预留有绑扎带穿过的间隙，所述间隙上下贯通设置。如图3b所示，可将货包819通过绑扎带821绑扎在工具箱800的耳片810上，即将绑扎带821穿过工具箱800内侧壁的耳片810，再对货包819进行绑扎固定。

如图3a所示，本实施例的所述耳片810为多个且沿前后方向间隔排布。

如图1和图2所示，本实施例的所述地脚808的两端分别与所述背板802的内侧壁固定连接，所述地脚808的中部与所述背板802之间预留有绑扎带穿过的间隙，所述间隙上下贯通设置；所述地脚808为多个且沿左右方向间隔排布。

如图1和图2所示，本实施例的所述左侧板804和右侧板805的外侧壁上分别设有前后水平延伸的导轨817；所述前面板801的外侧壁上设有助力把手816。

为了提高工具箱整体的结构强度，保证工具箱在搭载上行时起到对内部货包的保护作用，以及考虑上行后航天员操作的人机工效问题，在对工具箱箱体前面板、底板、背板进行了力学加强和减重设计，同时底板外侧保留了更大的接触平面，方便后续在轨固定和操作。

本实施例的空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱可设置在在线柜热控抽屉上方，占用1个标准SDU大小的安装空间。工具箱的包络尺寸为空间站应用系统标准SDU抽屉，选用的导轨和把手以及与机柜的安装方式均为实验柜通用形式，可保证在轨在任何具有相同导轨的实验柜上使用，同时工具箱也可以整体取出，空出的空间可以为后续上行的有效载荷提供装载位置，有效载荷可以就近利用在线柜的各类资源搭建实验或试验平台，扩展未来在轨升级的可能性。本实施例可利用在轨常用通用的固定方式兼顾各类在轨独立设备、实验装置、功能组件、备品备件、操作工具的存储需求；工具箱设计尽可能大的空间，通过可拆装的组件实现不同大小、不同体积的载荷均能存储的功能，且使载荷可以分类存储；工具箱外部采用标准的导轨5抽屉式设计，与在线柜柜体连接，必要时，可将工具箱装配在其他科学实验柜内使用，工具箱空出的空间，可以对大模块进行在轨重构，便于在线柜根据后续有效载荷在轨操作和实验需求进行升级改造；在工具箱内部侧板或底板设计螺纹孔，配合耳片用于临时固定上行的货包，充分利用现有空间；整个箱体的设计还加入了力学强化设计、人机工效设计。

0空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱800的重构方法，采用上述的工具箱800实现，包括：

上行搭载状态：工具箱800在地面时，在所述左侧板804和右侧板805的内侧壁上安装耳片810，上行前，将货包819通过绑扎带821穿过耳片810固定在工具箱800内，搭载上行；具体如图4b所示；

5分区存放状态：待发射上行任务完成后，解开绑扎带821，拆除货包及

工具箱800内的耳片810，此时工具箱800为空置状态，如图4a所示；可按照预设区域划分方式分区规划，将在线柜用功能部组件放置在赋型软包820内，赋型软包820外侧壁上设有第二粘扣815，可利用工具箱800底板803上的第一粘扣806，将各个赋型软包820固定在工具箱800的底板803上，0方便在轨取用；取用的时候直接取用对应功能的赋型软包820即可；具体如

图4b所示；

在轨使用状态：赋型软包中的功能部组件完成使用后，将所有赋型软包取出，恢复工具箱800的空置状态，沿左右方向安装隔栏809，在隔栏809

顶部安装分区隔板814，利用前面板801上的第一粘扣806固定分区隔板8145的自由端；将异形载荷通过绑扎带穿过地脚808和隔栏809进行绑扎，并固

定在第二存储空间内；将工具载荷通过第二存储空间内的第一粘扣806固定在工具箱800的底板803上，工具载荷可以为小型载荷或工具包；将辅助工具通过第一存储空间内的第一粘扣806固定在所述工具箱800的底板803上并通过分区隔板814压住固定，或将辅助工具直接通过绑扎带绑扎下分区隔板814的侧壁上，辅助工具可以为紫外线遮挡布、软管、接头等，具体如图5a和图5b所示。为了有一定的韧性，以适应不平的压接面，可将分区隔板814采用塑料材质制成。

本实施例工具箱的重构方法，可根据不同应用场景，对工具箱进行重构利用，提高上行空间资源利用率、提高在轨空间资源利用率、方便航天员在在线柜操作时，就近取用设备和功能部组件，提高对有效载荷存在需求的适应性；而且可对存储资源进行分区分类整理，提高存储物品的识别清晰性，扩展未来在轨升级的可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，其特征在于，包括前面板、背板、底板、左侧板和右侧板，所述前面板、背板、底板、左侧板和右侧板相互连接形成顶部敞口的抽屉结构；所述前面板的内侧壁以及底板的内侧壁上均设有第一粘扣，所述左侧板、右侧板以及背板的内侧壁上均设有螺纹孔，所述背板的内侧壁上还设有地脚；

所述抽屉结构内设有隔栏，所述隔栏分别可拆卸连接在所述左侧板、右侧板以及底板的内侧壁上，所述隔栏将所述抽屉结构分隔成第一存储空间和第二存储空间；或/和，所述左侧板和右侧板的内侧壁上均设有耳片。

2.根据权利要求1所述空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，其特征在于，所述隔栏采用多个横杆和多个竖杆一体连接形成网格结构，所述隔栏的底部两侧分别一体连接有连接凸边，所述连接凸边可拆卸连接在所述底板上；所述隔栏的两侧边分别设有支耳，所述隔栏的两侧分别通过支耳可拆卸连接在所述左侧板和右侧板上。

3.根据权利要求2所述空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，其特征在于，所述隔栏顶部的横杆中部设有多个隔断，每个隔断处设有转轴。

4.根据权利要求3所述空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，其特征在于，所述隔栏顶部的转轴上铰接有分区隔板，所述分区隔板能够绕隔栏顶端扣合在所述第一存储空间或第二存储空间的顶部。

5.根据权利要求3所述空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，其特征在于，所述分区隔板的自由端设有与所述前面板的内侧壁上的第一粘扣适配的第二粘扣。

6.根据权利要求1所述空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，其特征在于，所述耳片的两端分别与所述左侧板或右侧板的内侧壁固定连接，所述耳片的中部与所述左侧板或右侧板之间预留有绑扎带穿过的间隙，所述间隙上下贯通设置。

7.根据权利要求6所述空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，其特征在于，所述耳片为多个且沿前后方向间隔排布。

8.根据权利要求1所述空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，其特征在于，所述地脚的两端分别与所述背板的内侧壁固定连接，所述地脚的中部与所述背板之间预留有绑扎带穿过的间隙，所述间隙上下贯通设置；所述地脚为多个且沿左右方向间隔排布。

9.根据权利要求1所述空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱，其特征在于，所述左侧板和右侧板的外侧壁上分别设有前后水平延伸的导轨；所述前面板的外侧壁上设有助力把手。

10.空间站在线柜兼具载重和重构功能的工具箱的重构方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的工具箱实现，包括：

上行搭载状态：工具箱在地面时，在所述左侧板和右侧板的内侧壁上安装耳片，上行前，将货包通过绑扎带穿过耳片固定在工具箱内，搭载上行；

分区存放状态：待发射上行任务完成后，解开绑扎带，拆除货包及工具箱内的耳片，此时工具箱为空置状态；可按照预设区域划分方式分区规划，将在线柜用功能部组件放置在赋型软包内，赋型软包外侧壁上设有第二粘扣，可利用工具箱底板上的第一粘扣，将各个赋型软包固定在工具箱的底板上，方便在轨取用；

在轨使用状态：赋型软包中的功能部组件完成使用后，将所有赋型软包取出，恢复工具箱的空置状态，沿左右方向安装隔栏，在隔栏顶部安装分区隔板，利用前面板上的第一粘扣固定分区隔板的自由端；将异形载荷通过绑扎带穿过地脚和隔栏进行绑扎，并固定在第二存储空间内；将工具载荷通过第二存储空间内的第一粘扣固定在工具箱的底板上；将辅助工具通过第一存储空间内的第一粘扣固定在所述工具箱的底板上并通过分区隔板压住固定，或将辅助工具直接通过绑扎带绑扎下分区隔板的侧壁上。

Images