一种面向在轨维修手传振动测量的环境模拟装置的制作方法

本发明一般涉及空间在轨维修领域，涉及一种面向在轨维修手传振动测量的环境模拟装置。

背景技术：

1、空间在轨维修电动工具是航天员开展空间站在轨装配、维修维护的核心工具之一，是航天员舱外精准、高效拆装舱外设备的核心产品。空间在轨维修电动工具的手传振动是在使用过程中，工具运转产生的振动通过工具本体、加压航天服手套传向航天员的手指、手掌、手臂及肩部，工具的手传振动需对出舱活动中的航天员不产生影响或伤害。

2、手传振动暴露量值是空间在轨维修电动工具的重要性能指标。为保障航天员的安全和健康，对空间在轨维修电动工具的手传振动设计提出了明确的指标控制要求。航天员单次出舱使用空间在轨维修电动工具拆装防松螺钉最高可达约100～200次，单次出舱操作空间在轨维修电动工具的总时间约为0.5～1小时。空间在轨维修电动工具的手传振动性能对航天员是否能够安全顺利的完成出舱任务具有重要的影响。

3、航天员开展舱外活动时，空间在轨维修电动工具的手传振动易致使航天员感到不舒适甚至疲劳，加之低重力、热循环、舱外航天服活动限制等多因素共同作用，航天员的肌肉运动能力及精细操作能力均不同程度的下降，手传振动暴露量作为空间在轨维修电动工具的重要性能指标，直接关系到在轨维修活动的成败，甚至影响到航天员的健康和在轨安全。

4、空间在轨维修电动工具的手传振动暴露量值测量的地面准确模拟是空间在轨维修电动工具研制的关键检测项目，空间在轨维修电动工具的使用环境是位于低地球轨道的舱外空间环境，并由航天员着舱外航天服后操作。在地面开展空间在轨维修电动工具的手传振动测量，需对其在轨使用工况进行必要的地面模拟，针对在轨维修时的压差、低重力等环境模拟，需要一种面向在轨维修手传振动测量的环境模拟装置。

技术实现思路

1、空间在轨维修电动工具的手传振动暴露量值的地面准确工况模拟及测量是所述工具研制的关键检测项目，其中压差环境与低重力环境对手传振动影响较大，基于所述工具手传振动暴露量值测量的环境地面准确模拟验证的特殊性和重要性，期望提供一种面向在轨维修手传振动测量的环境模拟装置，用于所述工具手传振动暴露量值测量时的在轨环境地面准确模拟验证。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种面向在轨维修手传振动测量的环境模拟装置，包括低压箱(1)与配件箱(2)，所述低压箱(1)底部与所述配件箱(2)顶部连接；装置外部还设置有推力测量组件(3)。

4、进一步地，所述低压箱(1)包括低压箱密封壳(1-1)，低压箱门(1-2)，观察窗(1-3)，手套转接组件(1-4)，三轴移动台(1-5)，螺钉固定组件(1-6)，低压箱控制人机交互界面(1-7)；

5、其中，所述低压箱门(1-2)、所述观察窗(1-3)、所述手套转接组件(1-4)均设置在所述低压箱密封壳(1-1)上，所述低压箱控制人机交互界面(1-7)安装在所述低压箱密封壳(1-1)外侧。

6、进一步地，所述观察窗(1-3)的数量及安装位置根据实际需要设置，所述数量可以是1个、2个或多个。

7、进一步地，所述三轴移动台(1-5)布置在所述低压箱(1)内的底部，所述螺钉固定组件(1-6)安装在三轴移动台(1-5)上，用于布置测试用防松螺钉(1-6-3)。

8、进一步地，所述配件箱(2)包括真空泵(2-1)，真空泵转移托举组件(2-2)，真空阀门(2-3)，安全充气阀门(2-4)，压力表(2-5)，线缆馈入口(2-6)；

9、其中，所述真空阀门(2-3)、所述安全充气阀门(2-4)、所述压力表(2-5)和所述线缆馈入口(2-6)安装在所述低压箱(1)底部的外表面上。

10、进一步地，所述真空泵(2-1)与所述真空泵转移托举组件(2-2)设置在所述配件箱(2)内部，所述真空泵转移托举组件(2-2)由两部分组成，一部分为装有四个支撑腿(2-2-5)的托板(2-2-6)，另一部分为带有手轮丝杠(2-2-2)的翻板(2-2-4)，手轮丝杠固定板(2-2-3)与配件箱主梁之间可靠固定，手轮丝杠(2-2-2)转动时可相对于手轮丝杠固定板(2-2-3)上下移动，翻板(2-2-4)的根部通过翻板合页(2-2-7)安装在配件箱结构上。

11、进一步地，开展手传振动测量时，真空泵放置在托板(2-2-6)上，翻板(2-2-4)向下翻开，翻板(2-2-4)与托板(2-2-6)之间无接触，从而实现真空泵工作时与低压箱结构无物理接触，从而避免振动传递，所述环境模拟装置转移时，旋转手轮摇柄(2-2-1)使手轮丝杠(2-2-2)转动，从而带动翻板(2-2-4)向上翻起，直至将托板(2-2-6)托起，使托板(2-2-6)的四个支撑腿(2-2-5)离地，从而实现转移时所述真空泵(2-1)随所述配件箱(2)共同转移。

12、进一步地，所述手套转接组件(1-4)包括依次连接的手套转接口(1-4-1)，刚柔连接件(1-4-2)，箱体转接口(1-4-3)。

13、进一步地，所述刚柔连接件(1-4-2)分为内外两层，内层为柔性的气密层，外层为刚性的限位层，所述气密层确保整个转接件密封良好不漏气，所述限位层确保气密层承受压差环境时不会变形过大。

14、进一步地，所述螺钉固定组件(1-6)包括外板(1-6-1)，内板(1-6-2)，防松螺钉(1-6-3)，工具固定装置。外板(1-6-1)和内板(1-6-2)之间预先通过螺钉可靠连接。外板(1-6-1)上开设有与防松螺钉(1-6-3)的外壳螺纹相匹配的螺纹孔，内板(1-6-2)上开设有与防松螺钉(1-6-3)的螺钉部分相匹配的螺纹孔，防松螺钉(1-6-3)的外壳通过外壳螺纹安装于外板(1-6-1)上的对应螺纹孔内。进一步地，所述推力测量组件(3)，其特征在于，包括固定基板(3-1)，推力传感器(3-2)，滑动导轨(3-3)，踏板(3-4)。使用时，固定基板置于所述工作环境模拟装置正前方的地面上，操作者战立在踏板上，踏板可沿着滑动导轨前后单方向活动，推力传感器安装在固定基板和踏板之间，向后滑动时推力传感器的压力即为操作者的推力。所述推力测量组件(3)的作用为，通过将试验时操作者施加的推力大小通过测量量化，从而更好的评估开展测量时操作者所施加的推力的一致性。

15、所述的一种面向在轨维修手传振动测量的环境模拟装置能够适用于所述的空间在轨维修电动工具手传振动测量的环境模拟，并可进一步地改进为其他具有压差、低重力等特征的环境模拟装置等多种形式。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、根据本申请实施例提供的技术方案提出了一种面向在轨维修手传振动测量的环境模拟装置，包括低压箱、配件箱，空间在轨维修电动工具在地面开展手传振动测量时的环境准确模拟，使用时工具可在模拟航天服内部与低轨舱外真空环境之间的约30kpa-40kpa的压差环境，并可进一步地改进为其他具有压差、低重力特征的环境模拟装置等多种形式。

技术特征：

1.一种面向在轨维修手传振动测量的环境模拟装置，其特征在于，包括低压箱（1）与配件箱（2），所述低压箱（1）底部与所述配件箱（2）顶部连接；装置外部还设置有推力测量组件（3）。

2.根据权利要求1所述的环境模拟装置，其特征在于，所述低压箱（1）包括低压箱密封壳（1-1），低压箱门（1-2），观察窗（1-3），手套转接组件（1-4），三轴移动台（1-5），螺钉固定组件（1-6），低压箱控制人机交互界面（1-7）；

3.根据权利要求2所述的环境模拟装置，其特征在于，所述观察窗（1-3）的数量及安装位置根据实际需要设置，所述数量可以是1个、2个或多个。

4.根据权利要求2所述的环境模拟装置，其特征在于，所述三轴移动台（1-5）布置在所述低压箱（1）内的底部，所述螺钉固定组件（1-6）安装在三轴移动台（1-5）上，用于布置测试用防松螺钉（1-6-3）。

5.根据权利要求1所述的环境模拟装置，其特征在于，所述配件箱（2）包括真空泵（2-1），真空泵转移托举组件（2-2），真空阀门（2-3），安全充气阀门（2-4），压力表（2-5），线缆馈入口（2-6）；

6.根据权利要求5所述的环境模拟装置，其特征在于，所述真空泵（2-1）与所述真空泵转移托举组件（2-2）设置在所述配件箱（2）内部，所述真空泵转移托举组件（2-2）由两部分组成，一部分为装有四个支撑腿（2-2-5）的托板（2-2-6），另一部分为带有手轮丝杠（2-2-2）的翻板（2-2-4），手轮丝杠固定板（2-2-3）与配件箱主梁之间可靠固定，手轮丝杠（2-2-2）转动时可相对于手轮丝杠固定板（2-2-3）上下移动，翻板（2-2-4）的根部通过翻板合页（2-2-7）安装在配件箱结构上。

7.根据权利要求6所述的环境模拟装置，其特征在于，开展手传振动测量时，真空泵放置在托板（2-2-6）上，翻板（2-2-4）向下翻开，翻板（2-2-4）与托板（2-2-6）之间无接触，从而实现真空泵工作时与低压箱结构无物理接触，从而避免振动传递，所述环境模拟装置转移时，旋转手轮摇柄（2-2-1）使手轮丝杠（2-2-2）转动，从而带动翻板（2-2-4）向上翻起，直至将托板（2-2-6）托起，使托板（2-2-6）的四个支撑腿（2-2-5）离地，从而实现转移时所述真空泵（2-1）随所述配件箱（2）共同转移。

8.根据权利要求2所述的环境模拟装置，其特征在于，所述手套转接组件（1-4）包括依次连接的手套转接口（1-4-1），刚柔连接件（1-4-2），箱体转接口（1-4-3）。

9.根据权利要求8所述的环境模拟装置，其特征在于，所述刚柔连接件（1-4-2）分为内外两层，内层为柔性的气密层，外层为刚性的限位层，所述气密层确保整个转接件密封良好不漏气，所述限位层确保气密层承受压差环境时不会变形过大。

10.根据权利要求2所述的环境模拟装置，其特征在于，所述螺钉固定组件（1-6）包括外板（1-6-1），内板（1-6-2），防松螺钉（1-6-3），工具固定装置，外板（1-6-1）和内板（1-6-2）之间预先通过螺钉可靠连接，外板（1-6-1）上开设有与防松螺钉（1-6-3）的外壳螺纹相匹配的螺纹孔，内板（1-6-2）上开设有与防松螺钉（1-6-3）的螺钉部分相匹配的螺纹孔，防松螺钉（1-6-3）的外壳通过外壳螺纹安装于外板（1-6-1）上的对应螺纹孔内。

技术总结
本发明公开了一种面向在轨维修手传振动测量的环境模拟装置，包括低压箱与配件箱，低压箱与配件箱之间可靠连接。所述低压箱主要包括：低压箱密封壳，低压箱门，观察窗，手套转接组件，三轴移动台，螺钉固定组件，低压箱控制人机交互界面等。所述配件箱主要包括：真空泵，真空泵转移托举组件，真空阀门，安全充气阀门，压力表，线缆馈入口等。所述装置外部另设有推力测量组件。本发明解决了空间在轨维修电动工具手传振动测量的环境模拟实施问题，用于空间在轨维修电动工具在地面开展手传振动测量时的环境模拟。

技术研发人员：傅浩,于洋,杨晓宁,王哲,武婷婷,郭涛,陈洋
受保护的技术使用者：北京卫星环境工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13