本發(fā)明涉及空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)載體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可壓縮式空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜。

背景技術(shù)：

2020年前后，我國將建造長期在軌運(yùn)行、短期有人照料的載人空間站，開展一系列的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，而如何高效利用空間站資源環(huán)境，開發(fā)出高互換性可靠性的公共科學(xué)實(shí)驗(yàn)載體機(jī)構(gòu)便成了實(shí)現(xiàn)科學(xué)應(yīng)用目標(biāo)的關(guān)鍵。

目前，國際采用的機(jī)柜er(expressrack)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，提供了標(biāo)準(zhǔn)的基本機(jī)、電、熱、液結(jié)構(gòu)接口，提供了通用的實(shí)驗(yàn)支持能力，但機(jī)柜為整體剛性結(jié)構(gòu)，笨重且占用空間大。另外，貨運(yùn)飛船受發(fā)射承載能力限制，不能運(yùn)輸整柜級(jí)的大載荷實(shí)驗(yàn)艙和核心艙，從而限制了利用空間站資源環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可壓縮式空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種可壓縮式空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，包括柜體，所述柜體由底座、上面板和背板圍成，所述底座和所述上面板通過伸縮立柱連接，所述背板可折疊進(jìn)所述柜體內(nèi)，所述上面板上設(shè)置有動(dòng)力傳輸裝置，所述動(dòng)力傳輸裝置與所述伸縮立柱連接，所述伸縮立柱為利用絲杠螺母配合的直線傳動(dòng)原理的三級(jí)直線型伸縮機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述伸縮立柱包括動(dòng)力軸、傳動(dòng)筒、中絲杠、細(xì)絲杠、內(nèi)壁筒、中壁筒和外壁筒，所述內(nèi)壁筒、中壁筒和外壁筒的內(nèi)徑依次增大，所述動(dòng)力軸的頭端設(shè)置在封蓋內(nèi)，所述動(dòng)力軸的上部與所述動(dòng)力傳輸裝置連接，所述動(dòng)力軸設(shè)置在所述傳動(dòng)筒內(nèi)，所述動(dòng)力軸可帶動(dòng)所述傳動(dòng)筒轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述傳動(dòng)筒的底端接觸連接有第一固定塊，所述中絲杠的上部穿過所述第一固定塊伸入所述傳動(dòng)筒內(nèi)，所述傳動(dòng)筒可帶動(dòng)所述中絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，所述中絲杠與所述第一固定塊可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一固定塊嵌入所述內(nèi)壁筒底端的內(nèi)部，所述內(nèi)壁筒頭端與所述封蓋連接；

所述中絲杠的下部穿過所述第二固定塊，且所述中絲杠與所述第二固定塊可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二固定塊嵌入所述中壁筒底端的內(nèi)部；

所述細(xì)絲杠的上部伸入所述中絲杠底端內(nèi)部且可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述細(xì)絲杠的底端與所述外壁筒的底端固定連接。

優(yōu)選地，所述中絲杠的上部外側(cè)設(shè)置有花鍵，所述動(dòng)力軸的下部外側(cè)設(shè)置有花鍵，所述傳動(dòng)筒的內(nèi)側(cè)設(shè)置有鍵槽，所述花鍵與所述鍵槽配合連接。

優(yōu)選地，所述第一固定塊為螺母，所述中絲杠與所述螺母通過螺紋連接。

優(yōu)選地，所述第二固定塊由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的夾塊組成，所述夾塊的中間設(shè)置為半圓形孔，兩個(gè)所述夾塊對(duì)接在一起圍成中間為圓形孔的所述第二固定塊，所述圓形孔的孔壁上設(shè)置有肩槽，所述中絲杠的下部外側(cè)設(shè)置有軸肩，所述軸肩位于所述肩槽內(nèi)，且所述軸肩可在所述肩槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選地，還包括滑套，所述滑套上設(shè)置有凸出塊，所述凸出塊插入所述螺母和所述內(nèi)壁筒相同位置的孔內(nèi)，使得所述螺母、所述內(nèi)壁筒和所述滑套軸向位置固定。

優(yōu)選地，還包括夾套，所述夾套上設(shè)置有圓柱銷，所述圓柱銷與所述夾塊和所述中壁筒上的孔配合，使得所述夾套、所述夾塊和所述中壁筒軸向位置固定。

優(yōu)選地，所述外壁筒與所述細(xì)絲杠通過花型鍵槽的配合和卡簧的軸向限位形成相對(duì)固定連接。

優(yōu)選地，所述動(dòng)力軸為齒輪軸，所述動(dòng)力傳輸裝置包括傳動(dòng)齒輪、錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和搖柄，所述搖柄與所述錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)連接，所述錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與所述傳動(dòng)齒輪齒輪連接，所述傳動(dòng)齒輪與所述齒輪軸齒輪連接。

優(yōu)選地，所述背板包括上背板和下背板，所述上背板的上部與所述上面板通過轉(zhuǎn)軸連接，所述上背板的下部與所述下背板的上部鉸接，所述下背板的下部與所述底座通過轉(zhuǎn)軸連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可壓縮式空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，利用絲杠螺母配合的直線傳動(dòng)原理，采用三級(jí)伸縮柱結(jié)構(gòu)，得到更大的壓縮比，后部設(shè)置的可折疊式背板，通過鉸鏈相互連接，可隨著折疊柜的上升下降而自動(dòng)展開折疊，因此，本發(fā)明提供的實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，在滿足了原科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜的結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)上在資源占用方面比原實(shí)驗(yàn)機(jī)柜大幅降低，解決了發(fā)射上行時(shí)柜體占用艙內(nèi)空間資源和所需發(fā)射承載的問題，充分利用了貨運(yùn)飛船的上行運(yùn)輸能力，擴(kuò)大了空間站在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)的支持能力，而且整個(gè)升降過程簡單可靠，航天員只需簡單的操作即可完成實(shí)驗(yàn)柜的展開工作。

附圖說明

圖1是實(shí)驗(yàn)機(jī)柜壓縮狀態(tài)示意圖；

圖2是實(shí)驗(yàn)機(jī)柜展開狀態(tài)示意圖；

圖3是伸縮立柱外部收攏狀態(tài)示意圖；

圖4是伸縮立柱外部展開狀態(tài)示意圖；

圖5是伸縮立柱內(nèi)部收攏狀態(tài)示意圖；

圖6是伸縮立柱內(nèi)部展開狀態(tài)示意圖；

圖7是夾塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是第二固定塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是中絲杠與第二固定塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是中絲杠軸肩結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是上面板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，各符號(hào)的含義如下：

1底座、2上面板、3背板、4伸縮立柱、5動(dòng)力軸、6傳動(dòng)筒、7中絲杠、8細(xì)絲杠、9內(nèi)壁筒、10中壁筒、11外壁筒、12封蓋、13第一固定塊、14第二固定塊、15夾塊、16肩槽、17軸肩、18滑套、19夾套、20搖柄、21上背板、22下背板。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明基于現(xiàn)有技術(shù)中的問題，為了增加火箭資源效率，提供了一種可壓縮式科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，既可以解決貨運(yùn)飛船運(yùn)輸限制，又可以減少空間資源的占用。

如圖1-6所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可壓縮式空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，包括柜體，所述柜體由底座1、上面板2和背板3圍成，底座1和上面板2通過伸縮立柱4連接，背板3可折疊進(jìn)所述柜體內(nèi)，上面板2上設(shè)置有動(dòng)力傳輸裝置，所述動(dòng)力傳輸裝置與伸縮立柱4連接，伸縮立柱4為利用絲杠螺母配合的直線傳動(dòng)原理的三級(jí)直線型伸縮機(jī)構(gòu)。

上述結(jié)構(gòu)中，伸縮立柱作為柜體的支撐，柜體會(huì)隨著伸縮立柱的收縮而進(jìn)行壓縮，隨著伸縮立柱的伸展而進(jìn)行展開。

由于上述結(jié)構(gòu)中，采用以絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)原理的直線式升降系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，傳動(dòng)精度高，展開方式簡單方便。而且三級(jí)的伸縮結(jié)構(gòu)支柱，使得柜體的壓縮比大(可以從1820mm壓縮至854mm)。

伸縮立柱的收縮或伸展均可以通過上面板上的動(dòng)力傳輸裝置輸入動(dòng)力。另外，由于背板可折疊進(jìn)柜體內(nèi)，而且隨著柜體的展開，背板也可以自動(dòng)展開，所以，該實(shí)驗(yàn)機(jī)柜的自動(dòng)化程度高，大大降低了航天員對(duì)實(shí)驗(yàn)柜的后安裝工作。

本發(fā)明實(shí)施例中，伸縮立柱4包括動(dòng)力軸5、傳動(dòng)筒6、中絲杠7、細(xì)絲杠8、內(nèi)壁筒9、中壁筒10和外壁筒11，內(nèi)壁筒9、中壁筒10和外壁筒11的內(nèi)徑依次增大，動(dòng)力軸5的頭端設(shè)置在封蓋12內(nèi)，動(dòng)力軸5的上部與動(dòng)力傳輸裝置連接，動(dòng)力軸5設(shè)置在傳動(dòng)筒6內(nèi)，動(dòng)力軸5可帶動(dòng)傳動(dòng)筒6轉(zhuǎn)動(dòng)；

傳動(dòng)筒6的底端接觸連接有第一固定塊13，中絲杠7的上部穿過第一固定塊13伸入傳動(dòng)筒6內(nèi)，傳動(dòng)筒6可帶動(dòng)中絲杠7轉(zhuǎn)動(dòng)，中絲杠7與第一固定塊13可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一固定塊13嵌入內(nèi)壁筒9底端的內(nèi)部，內(nèi)壁筒9頭端與封蓋12連接；

中絲杠7的下部穿過第二固定塊14，且中絲杠7與第二固定塊14可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二固定塊14嵌入中壁筒10底端的內(nèi)部；

細(xì)絲杠8的上部伸入中絲杠7底端內(nèi)部且可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，細(xì)絲杠8的底端與外壁筒11的底端固定連接。

動(dòng)力傳輸裝置將動(dòng)力傳輸給動(dòng)力軸，帶動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力軸帶動(dòng)傳動(dòng)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)筒帶動(dòng)中絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)中絲杠在傳動(dòng)筒內(nèi)部相對(duì)滑動(dòng)。

在第二固定塊的作用下，中絲杠帶動(dòng)中壁筒一起做直線運(yùn)動(dòng)，使得中絲杠套入在傳動(dòng)筒中，內(nèi)壁筒套入在中壁筒中。

由于細(xì)絲杠相對(duì)固定，所以，細(xì)絲杠可旋轉(zhuǎn)套入中絲杠內(nèi)，同時(shí)，帶動(dòng)中壁筒套入外壁筒中。

其中，細(xì)絲杠的外側(cè)可以設(shè)置外螺紋，中絲杠的內(nèi)側(cè)可以設(shè)置內(nèi)螺紋，而且外螺紋和內(nèi)螺紋的旋向相反，則當(dāng)細(xì)絲杠固定不動(dòng)的情況下，中絲杠可以帶動(dòng)中壁筒，將細(xì)絲杠套入中絲杠中，中壁筒套入外壁筒中。

從而，通過上述結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系，完成伸縮立柱的收縮。

即收縮狀態(tài)時(shí)，細(xì)絲杠套在中絲杠中，中壁筒套在外壁筒中，中絲杠套在傳動(dòng)筒中，內(nèi)壁筒套在中壁筒中。

本實(shí)施例中，中絲杠7的上部外側(cè)設(shè)置有花鍵，動(dòng)力軸5的下部外側(cè)設(shè)置有花鍵，傳動(dòng)筒6的內(nèi)側(cè)設(shè)置有鍵槽，所述花鍵與所述鍵槽配合連接。

通過采用花鍵與鍵槽配合連接的方式，保證動(dòng)力軸帶動(dòng)傳動(dòng)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)筒帶動(dòng)中絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)中絲杠在傳動(dòng)筒中進(jìn)行相對(duì)滑動(dòng)，最終使得中絲杠在旋轉(zhuǎn)中套入傳動(dòng)筒中。

本實(shí)施例中，第一固定塊13為螺母，中絲杠7與所述螺母通過螺紋連接。

在操作過程中，螺母抵住傳動(dòng)筒的底端，使得中絲杠通過與螺母之間螺紋連接，旋轉(zhuǎn)穿過螺母向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入傳動(dòng)筒，而由于螺母與內(nèi)壁筒之間固定連接，所以限制了螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使其帶動(dòng)內(nèi)壁筒作直線運(yùn)動(dòng)，從而，使得隨同中絲杠一起軸向運(yùn)動(dòng)的中壁筒套住內(nèi)壁筒。

如圖7-10所示，本實(shí)施例中，第二固定塊14由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的夾塊15組成，夾塊15的中間設(shè)置為半圓形孔，兩個(gè)夾塊15對(duì)接在一起圍成中間為圓形孔的第二固定塊14，所述圓形孔的孔壁上設(shè)置有肩槽16，中絲杠7的下部外側(cè)設(shè)置有軸肩17，軸肩17位于肩槽16內(nèi)，且軸肩17可在肩槽16內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

上述結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)夾塊可以通過銷孔的方式配合在一起，中間內(nèi)部圓形孔孔壁上的肩槽與中絲杠端部的軸肩配合夾住中絲杠，使中絲杠只能在固定平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾塊與中絲杠配合好后嵌入中壁筒中，防止兩個(gè)夾塊分離。

本發(fā)明實(shí)施例提供的可壓縮式空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，還包括滑套18，滑套18上設(shè)置有凸出塊，所述凸出塊插入螺母和內(nèi)壁筒9相同位置的孔內(nèi)，使得所述螺母、內(nèi)壁筒9和滑套18軸向位置固定。

本發(fā)明實(shí)施例提供的可壓縮式空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，還包括夾套19，夾套19上設(shè)置有圓柱銷，所述圓柱銷與夾塊15和中壁筒10上的孔配合，使得夾套19、夾塊15和中壁筒10軸向位置固定。

本實(shí)施例中，外壁筒11與細(xì)絲杠8通過花型鍵槽的配合和卡簧的軸向限位形成相對(duì)固定連接。

如圖11所示，本發(fā)明實(shí)施例中，動(dòng)力軸5為齒輪軸，所述動(dòng)力傳輸裝置包括傳動(dòng)齒輪、錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和搖柄20，搖柄20與所述錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)連接，所述錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與所述傳動(dòng)齒輪齒輪連接，所述傳動(dòng)齒輪與所述齒輪軸齒輪連接。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中，背板3包括上背板21和下背板22，上背板21的上部與上面板2通過轉(zhuǎn)軸連接，上背板21的下部與下背板22的上部鉸接，下背板22的下部與底座1通過轉(zhuǎn)軸連接。

上述的整個(gè)結(jié)構(gòu)類似于折疊門的工作原理，可隨著機(jī)柜的上升，上背板和下背板展開，隨著機(jī)柜的下降，上背板和下背板對(duì)折進(jìn)柜體內(nèi)。

本實(shí)施例中，整個(gè)機(jī)柜可以由四根伸縮支柱支撐，由于是在軌展開，所以不需很大的展開力，本著輕質(zhì)的特點(diǎn)，可以采用后部為主動(dòng)伸縮立柱，前部為被動(dòng)伸縮立柱的結(jié)構(gòu)。

另外，本實(shí)驗(yàn)機(jī)柜的伸縮立柱中的滑動(dòng)摩擦副結(jié)構(gòu)均可以采用自潤滑材料降低摩擦阻力，減少潤滑油潤滑脂的使用，降低其污染其他科學(xué)實(shí)驗(yàn)的可能性。

可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，能夠大幅度的降低占用運(yùn)載火箭資源，采用絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有很高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和升降精確性，采用三級(jí)的伸縮機(jī)構(gòu)相對(duì)于其他折疊壓縮機(jī)構(gòu)具有更大的壓縮率，自動(dòng)展開折疊式背板，可滿足不同的科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的支撐和功能上的需要，自動(dòng)化程度高大大降低了航天員對(duì)實(shí)驗(yàn)柜的后安裝工作。在軌展開后集成各類標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)載荷，能最大限度利用空間站的在軌空間。壓縮打包的實(shí)驗(yàn)柜無需上行負(fù)載，所以可以使用更輕質(zhì)的材料進(jìn)一步降低自身重量,減輕火箭負(fù)載。

通過采用本發(fā)明公開的上述技術(shù)方案，得到了如下有益的效果：本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可壓縮式空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，利用絲杠螺母配合的直線傳動(dòng)原理,采用三級(jí)伸縮柱結(jié)構(gòu)，得到更大的壓縮比，后部設(shè)置的可折疊式背板，通過鉸鏈相互連接，可隨著折疊柜的上升下降而自動(dòng)展開折疊，因此，本發(fā)明提供的實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，在滿足了原科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜的結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)上在資源占用方面比原實(shí)驗(yàn)機(jī)柜大幅降低，解決了發(fā)射上行時(shí)柜體占用艙內(nèi)空間資源和所需發(fā)射承載的問題，充分利用了貨運(yùn)飛船的上行運(yùn)輸能力，擴(kuò)大了空間站在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)的支持能力，而且整個(gè)升降過程簡單可靠，航天員只需簡單的操作即可完成實(shí)驗(yàn)柜的展開工作。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解的是，上述實(shí)施例提供的方法步驟的時(shí)序可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，也可根據(jù)實(shí)際情況并發(fā)進(jìn)行。

上述實(shí)施例涉及的方法中的全部或部分步驟可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)設(shè)備可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)中，用于執(zhí)行上述各實(shí)施例方法所述的全部或部分步驟。所述計(jì)算機(jī)設(shè)備，例如：個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能移動(dòng)終端、智能家居設(shè)備、穿戴式智能設(shè)備、車載智能設(shè)備等；所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，例如：ram、rom、磁碟、磁帶、光盤、閃存、u盤、移動(dòng)硬盤、存儲(chǔ)卡、記憶棒、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)等。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護(hù)范圍。