GB/T 42178-2022 空間站氣閘艙進出貨物接口要求（正式版）

ICS49.020CCSV70GB/T42178—2022空間站氣閘艙進出貨物接口要求國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T42178—2022 Ⅲ 1 13術語和定義 14進出貨物方式 2 3 35.2自動進出貨物方式 35.3機械接口 55.4供配電及信息接口 5.5環(huán)境適應性 6隨航天員進出貨物接口要求 6.1隨航天員進出貨物方式 6.2機械接口 6.3環(huán)境適應性 附錄A(規(guī)范性)載荷適配器 附錄B(規(guī)范性)坐標系定義 附錄C(規(guī)范性)艙外通用把手與艙外通用把手標準接口 ⅢGB/T42178—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國載人航天標準化技術委員會(SAC/TC570)歸口。本文件起草單位：上海宇航系統(tǒng)工程研究所、中國載人航天工程辦公室、北京空間飛行器總體設計技信息研究所。1GB/T42178—2022空間站氣閘艙進出貨物接口要求本文件規(guī)定了空間站氣閘艙進出貨物的方式，自動進出貨物接口以及隨航天員進出貨物接口要求。本文件適用于由夢天實驗艙貨物氣閘艙自動進出貨物以及由問天實驗艙氣閘艙、天和核心艙節(jié)點艙隨航天員進出貨物的接口設計。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1貨物本體cargo進出貨物自身外形形成的幾何體。如圖1所示。注：貨物本體不含小臂目標適配器Ⅱ型(以下簡稱“小臂目標適配器”)、載荷適配器主動端或其他專用接口主動2——貨物本體包絡。圖1貨物本體及貨物本體包絡示意圖1)夢天實驗艙、問天實驗艙、天和核心艙是由中國載人航天工程辦公室提供的商品名。2GB/T42178—2022包絡貨物本體的最小長方體。如圖1所示。貨物進出艙包絡cargoenvelopefortransfer包絡貨物本體包絡、安全間隙及其相關附件的最小長方體。注：貨物進出艙包絡通常包含貨物本體包絡、熱控包覆、小臂被動端、連接工裝、電連接器主被動端，及貨物本體包絡與載荷轉移機構預留安全間隙、貨物之間預留安全間載荷轉移機構payloadtransfermechanism具備伸縮、旋轉以及位置調整功能，用于實現(xiàn)貨物艙內外轉移的機構類產品。如圖2所示。2——伸出方向。圖2載荷轉移機構示意圖調整機構adjustmentmechanism載荷轉移機構上用于實現(xiàn)貨物在載荷轉移機構上相對位置調整的機構，如圖2所示。用于載荷適配器被動端或其他專用接口與載荷轉移機構連接的轉接設備。4進出貨物方式空間站提供自動進出貨物和隨航天員進出貨物兩種進出貨物方式。作及地面指揮控制下，自主完成進出貨物的方式。進出貨物過程中，在艙內由航天員完成貨物的安裝/拆除，由載荷轉移機構等設備實現(xiàn)貨物自主艙內外轉移；在艙外由機械臂完成貨物的3GB/T42178—2022b)隨航天員進出貨物方式：在航天員通過問天實驗艙氣閘艙、天和核心艙節(jié)點艙進行出艙任務期間，由兩個航天員通過傳遞的方式實現(xiàn)貨物進出艙的方式，通過單人或雙人攜物實現(xiàn)貨物艙外轉運。5自動進出貨物接口要求5.1貨物本體包絡面定義貨物本體包絡安裝小臂目標適配器的面定義為前端面(F),與前端面相對的面定義為后端面(B),貨物本體包絡面對載荷轉移機構的面定義為底面(D),與底面相對的面定義為頂面(U),面向前端面左側的面定義為左側面(L),面向前端面右側的面定義為右側面(R),如圖3所示。圖3貨物本體包絡面定義示意圖5.2自動進出貨物方式5.2.1夢天實驗艙配置貨物氣閘艙，貨物可利用載荷轉移機構從夢天實驗艙貨物氣閘艙完成進出艙。a)“一字型”自動進出貨物安裝方式示意圖如圖4所示，基本特征如下：2)小臂目標適配器安裝于貨物本體包絡前端面(F);3)載荷適配器(載荷適配器應符合附錄A的規(guī)定)/其他專用接口安裝于貨物本體包絡底面b)“L型”自動進出貨物安裝方式示意圖如圖5所示，基本特征如下：2)小臂目標適配器安裝于貨物本體包絡前端面(F);3)載荷適配器/其他專用接口安裝于貨物本體包絡后端面(B)。4GB/T42178—20226——載荷轉移機構。圖5“L型”自動進出貨物安裝方式示意圖5GB5.3機械接口5.3.1一般要求自動進出貨物機械接口一般要求如下。a)最大允許質量為400kg(包含進出貨物，熱控包覆，小臂目標適配器，載荷適配器/其他專用接口，連接工裝，以及電連接器、轉接電纜等附件的總質b)最大允許包絡要求如圖6所示：1)最大允許包絡尺寸為1200mm×1150mm×900mm(L×B×H),各頂點及各邊進行100×45°倒角或R150倒圓。其中L向為載荷轉移機構伸縮方向，B向為平行于載荷轉移機構上表面且垂直于L向方向，H向為垂直于載荷轉移機構上表面方向，包絡L向自載荷轉移機構頂板后沿(YmOmZm平面)起向載荷轉移機構伸出方向不大于1200mm;2)進出艙截面包絡尺寸不大于1150mm×900mm,截面頂角進行100×45°倒角或R150倒圓；3)包絡高度自載荷轉移機構頂板上表面(XOmYm平面)起不大于900mm;4)包絡寬度兩端最遠處與載荷轉移機構頂板XmOmZm平面的距離應不大于575mm。R1501mmmm(L)≤575mn圖6貨物最大允許包絡示意圖c)貨物進出艙包絡應小于最大允許包絡。d)調整機構提供20處M5-6H的螺紋孔(孔深為10mm)、3處φ10mm銷孔(孔深為10mm)以及6處φ5mm銷孔(孔深為10mm),可為安裝轉接工裝、載荷適配器被動端提供機械接口，如圖7所示。6GB/T42178—2022e)載荷轉移機構頂層板兩側面分別提供16個M5-6H的螺紋孔(孔深為10mm),8個φ5mm的銷孔，分為8組。其中4組每組配置2個M5-6H的螺紋孔(孔深為10mm),2個φ5mm的銷孔；4組每組配置2個M5-6H的螺紋孔(孔深為10mm),可為安裝非標準貨物提供機械接口，如圖8所示。f)載荷轉移機構頂層板上表面提供16個M5-6H的螺紋孔(孔深為10mm),12個φ5mm的銷孔，分為6組。其中4組每組配置2個M5-6H的螺紋孔(孔深為10mm),2個φ5mm的銷孔；2組每組配置4個M5-6H的螺紋孔(孔深為10mm),2個φ5mm的銷孔，可為安裝非標準貨物提供機械接口，如圖8所示。7GB/T42178—2022單位為毫米B圖8載荷轉移機構頂層板機械接口示意圖(第1頁/共2頁)8GB/T42178—2022單位為毫米ⅡCAE0ooI0.015+0.02010.0105息03+0.01圖8載荷轉移機構頂層板機械接口(第2頁/共2頁)9GB/T42178—2022g)進出艙貨物可根據(jù)實際需求選用適用的螺紋孔及銷孔。自動進出貨物模式如表1所示。貨物所屬艙體進出艙模式載荷適配器使用要求夢天實驗艙機械臂單臂路徑規(guī)劃操作“一字型”自動進出貨物夢天實驗艙載荷適配器機械臂單臂路徑規(guī)劃操作“L型”自動進出貨物夢天實驗艙載荷適配器機械臂單臂視覺伺服操作“L型”自動進出貨物夢天實驗艙載荷適配器問天實驗艙機械臂級聯(lián)視覺伺服操作“一字型”自動進出貨物問天實驗艙載荷適配器機械臂級聯(lián)視覺伺服操作“L型”自動進出貨物問天實驗艙載荷適配器問天實驗艙/夢天實驗艙兩個“L型”自動進出貨物問天實驗艙載荷適配器/夢天實驗艙載荷適配器應符合附錄B的規(guī)定)。a)夢天實驗艙載荷適配器被動端YMOMZm平面應與調整機構XOZn平面重合，且夢天實驗艙載荷適配器被動端安裝面XMOmYm平面應與調整機構上表面XnOnYn平面平行，如圖10b)夢天實驗艙載荷適配器被動端XMOMZm平面應與調整機構YnOnZn平面重合，如圖10所示。GB/T42178—2022圖10夢天實驗艙載荷適配器被動端與調整機構位置關系示意圖c)小臂目標適配器XgOgYg平面應與夢天實驗艙載荷適配器被動端YMOMZm平面重合，如圖11d)貨物本體包絡右側面(R)與夢天實驗艙載荷適配器YmOMZm平面的距離應為200-10mm,確保航天員在軌手動操作空間，如圖11所示。e)對于標準貨物，貨物本體包絡前端面(F)、后端面(B)與夢天實驗艙載荷適配器XMOMZm平面的距離應不大于300mm,如圖11所示。f)小臂目標適配器OgXb方向應指向夢天實驗艙載荷適配器OMZM的正方向，如圖11所示。g)小臂目標適配器YpOgZB平面與調整機構上表面XπOπYn平面的距離應為460mm±2mm,如圖12所示。h)小臂目標適配器YgOgZs平面與夢天實驗艙載荷適配器被動端安裝面坐標系XMOmYm平面1——右側面(R);2——載荷適配器手動操作口；4——后端面(B)。GB/T42178—20221——距離滿足機械臂操作包絡要求。圖12進出貨物與載荷轉移機構位置關系示意圖i)根據(jù)實際情況允許小臂目標適配器順/逆時針旋轉90°安裝，如圖13所示。圖13小臂目標適配器順/逆時針旋轉90°安裝示意圖5.3.2.3機械臂單臂路徑規(guī)劃操作“L型”自動進出貨物機械臂單臂路徑規(guī)劃操作“L型”自動進出貨物時，位置關系如圖14所示，要求如下(坐標系定義應符合附錄B的規(guī)定)。GB/T42178—2022圖14機械臂單臂路徑規(guī)劃操作“L型”自動進出貨物示意圖a)夢天實驗艙載荷適配器被動端YMOMZm平面應與調整機構XnOnZn平面重合，且夢天實驗艙載荷適配器被動端XMOmZm平面應與調整機構上表面XiOnYn平面平行，如圖15所示。b)夢天實驗艙載荷適配器被動端XMOMZm平面與調整機構上表面XO?Yn平面的距離應為460mm±2mm,如圖15所示。圖15夢天實驗艙載荷適配器被動端與調整機構位置關系示意圖c)小臂目標適配器應與夢天實驗艙載荷適配器主動端對心安裝，如圖16所示。d)貨物本體包絡左側面(L)與夢天實驗艙載荷適配器YmOmZm平面的距離應為200-10mm,確保航天員在軌手動操作空間，如圖16所示。e)對于標準貨物，貨物本體包絡頂面(U)、底面(D)與夢天實驗艙載荷適配器XmOmZm平面的距離應不大于300mm,如圖16所示。f)小臂目標適配器OgXB方向應指向夢天實驗艙載荷適配器OmYM負方向，如圖16所示。GB/T42178—2022標引序號說明：1——手動操作口；2——左側面(L);3——頂面(U);4——底面(D)。圖16夢天實驗艙載荷適配器與小臂目標適配器位置關系示意圖g)貨物本體包絡底面(D)與“L型”連接工裝上表面的距離應不小于80mm,如圖17所示。圖17貨物本體包絡與載荷轉移機構安全間距示意圖h)根據(jù)實際情況允許小臂目標適配器順/逆時針旋轉90°安裝，如圖18所示。GB/T42178—2022圖18小臂目標適配器順/逆時針旋轉90°安裝示意圖符合附錄B的規(guī)定)。a)夢天實驗艙載荷適配器被動端YMOMZm平面應與調整機構XO,Z,平面重合，且夢天實驗艙載荷適配器被動端XMOMZm平面應與調整機構上表面XOY,平面平行，如圖15所示。b)夢天實驗艙載荷適配器被動端XMOMZm平面與調整機構上表面XnOnYn平面的距離應為460mm±2mm,如圖15所示。c)小臂目標適配器應與夢天實驗艙載荷適配器主動端對心安裝，如圖16所示。d)貨物本體包絡左側面(L)與夢天實驗艙載荷適配器YMOMZm平面的距離應為200_iomm,確保航天員在軌手動操作空間，如圖16所示。e)小臂目標適配器OgXb方向應指向夢天實驗艙載荷適配器OmYm負方向，如圖16所示。Y?OzZz平面與夢天實驗艙載荷適配器YMOMZM平面重合，小臂靶標X?OzZz平面與夢天實驗艙載荷適配器XmOMZm平面的距離應為380mm。進艙貨物本體包絡頂面(U)與調整機構上表面XnOYn平面的距離應不大于740mm,如圖19所示。1——頂面(U);2——底面(D)。GB/T42178—2022g)夢天實驗艙載荷適配器XmOMZm平面與貨物本體包絡頂面(U)的距離應為234mm±1mm,如圖19所示。h)貨物本體包絡底面(D)與“L型”連接工裝上表面的距離應不小于80mm,如圖19所示。機械臂級聯(lián)視覺伺服操作“一字型”自動進出貨物時，位置關系如圖20所示，要求如下(坐標系定義應符合附錄B的規(guī)定)。a)問天實驗艙載荷適配器被動端YwOwZw平面應與調整機構XOnZn平面重合，且問天實驗艙載荷適配器被動端XwOwYw平面應與調整機構上表面XOY,平面平行，如圖21所示。圖21問天實驗艙載荷適配器被動端與調整機構位置關系示意圖b)小臂目標適配器XgOgYs平面應與問天實驗艙載荷適配器YwOwZw平面重合，如圖22所示。GB/T42178—20221——右側面(R);2——手動操作位置。c)“一字型”連接工裝上應安裝小臂靶標，小臂靶標Y?OzZz平面應與問天實驗艙載荷適配器YwOwZw平面重合，如圖22所示。d)問天實驗艙載荷適配器手動操作面應與貨物本體包絡右側面(R)基本重合，確保航天員在軌手動操作空間，如圖22所示。e)小臂目標適配器YgOgZs平面與問天實驗艙載荷適配器主動端安裝面的距離應為470mm士2mm,如圖23所示。f)小臂目標適配器YgOgZs平面與問天實驗艙載荷適配器被動端安裝面XwOwYw平面的距離應為(470+H)mm±2mm,其中H為問天實驗艙載荷適配器主被動端連接狀態(tài)下的總高度，如圖23所示。1——右側面(R);2——手動操作位置。圖23小臂目標適配器與貨物本體包絡、連接GB/T42178—2022g)小臂目標適配器OgXB應指向問天實驗艙載荷適配器OwZw的負方向，如圖23所示。h)問天實驗艙載荷適配器XwOwZw平面與小臂目標適配器安裝面XgOgZB平面的距離應為234mm±1mm,如圖24所示。圖24問天實驗艙載荷適配器與小臂目標適配器安裝面位置關系示意圖i)問天實驗艙載荷適配器XwOwZw2mm,如圖25所示。平面與小臂靶標X?O?Zz平面的距離應為428mm±圖25問天實驗艙載荷適配器與小臂靶標位置關系示意圖符合附錄B的規(guī)定)。GB/T42178—2022圖26機械臂級聯(lián)視覺伺服操作“L型”自動進出貨物位置關系示意圖a)問天實驗艙載荷適配器被動端YwOwZw平面應與調整機構XO,Zm平面重合，且問天實驗艙載荷適配器被動端XwOwZw平面應與調整機構上表面XOnYn平面平行，如圖27所示。b)問天實驗艙載荷適配器被動端XwOwZw平面與調整機構上表面XOYn平面的距離應為460mm±2mm,如圖27所示。圖27問天實驗艙載荷適配器被動端與調整機構位置關系示意圖c)小臂目標適配器應與問天實驗艙載荷適配器被動端對心安裝，如圖28所示。圖28問天實驗艙載荷適配器與小臂目標適配器位置關系示意圖GB/T42178—2022d)小臂目標適配器OgXb方向應指向問天實驗艙載荷適配器OwYw的負方向，如圖28所示。e)問天實驗艙載荷適配器手動操作面應與貨物本體包絡左側面(L)基本重合，確保航天員在軌手動操作空間，如圖28所示。靶標Y?OzZz平面與問天實驗艙載荷適配器YwOwZw平面重合，小臂靶標X?O?Zz平面與問天實驗艙載荷適配器XwOwZw平面的距離應為380mm。需進艙的貨物本體包絡頂面(U)與調整機構上表面XO?Zn平面的距離應不大于740mm,如圖29所示。1——頂面(U);3——底面(D)。g)問天實驗艙載荷適配器XwOwZw平面與貨物本體包絡頂面(U)的距離應為234mm±lmm,如圖29所示。h)貨物本體包絡底面(D)與“L型”連接工裝上表面距離應不小于80mm,如圖29所示。面向載荷轉移機構伸出方向的左側貨物定義為1號貨物，右側貨物定義為2號貨物。兩個貨物以GB/T42178—20221——中型/小型貨物；2——小型貨物。a)1號貨物應為中型標準貨物(貨物本體包絡不大于600mm×600mm×500mm的貨物)或小型標準貨物，2號貨物應為小型標準貨物(貨物本體包絡不大于400mm×400mm×500mm的貨物),兩個貨物總包絡應小于最大允許包絡。b)載荷適配器主動端、小臂目標適配器與貨物本體包絡間位置關系應與單個貨物“L型”進出艙c)1號貨物小臂目標適配器XB?OgYb平面與2號貨物小臂目標適配器Xg?OgY平面的距離應不小于575mm,如圖31所示。d)小臂目標適配器YB?ObZB平面、Yg?OgZg?平面與調整機構上表面XOnYn平面的距離應為460mm±2mm,如圖31所示。e)貨物本體包絡底面(D)與連接工裝上表面的距離應不小于80mm,如圖31所示。f)兩貨物(含貨物本體包絡、載荷適配器、電連接器主被動端、電纜轉彎半徑等)間隔應不小于21GB/T42178—2022不使用載荷適配器或小臂目標適配器完成自動進出的貨物，可使用專用接口。使用專用接口自動進出貨物要求如下。a)滿足5.3.1的規(guī)定。b)貨物專用接口主被動端手動操作面應滿足航天員工效學要求，并通過評價。c)使用專用接口自動進出貨物應采用單個貨物進出艙方式。5.4.2載荷轉移機構上配置兩個電連接器，分別位于載荷轉移機構固定端及頂板活動端，入口端電連接器的座針型號為J599/20GC35PN,出口端電連接器的座孔型號為J599/20GC35SN,如圖32所示，接點分配情況如表2所示。422——有效載荷綜合管理單元；表2載荷轉移機構過路信號接點分配表J599/20GC35PN接點號J599/20GC35SN接點號導線型號用途11C55/0822-22貨物供電回路電源(十)C55/0822-22貨物供電回路電源(一)22C55/0822-22貨物供電回路電源(十)44C55/0822-22貨物供電回路電源(一)6～13、18～216～13、18～21C55/0822-24信號線及信號回線GB/T42178—20225.5環(huán)境適應性1)貨物氣閘艙泄壓前，空氣初始溫度為19℃~26℃;2)外艙門關閉狀態(tài)下，貨物氣閘艙艙壁溫度為0℃~40℃;3)外艙門開啟狀態(tài)下，貨物氣閘艙艙壁溫度為一5℃~40℃,局部最低溫度不低于—15℃。1)貨物氣閘艙艙壓由100kPa降低至0.3kPa,泄壓速率為4kPa/s的泄壓過程；2)貨物氣閘艙艙壓由0kPa升至100kPa,復壓速率為1.33kPa/s的復壓過程。6隨航天員進出貨物接口要求兩名航天員通過氣閘艙/節(jié)點艙進行出艙活動時，可同時攜帶貨物進出艙。由氣閘艙/節(jié)點艙進出艙時，貨物可由兩名航天員手動傳遞進出艙，貨物應提供限位裝置方便航天員操作以及艙外操作臺存6.2機械接口隨航天員進出貨物機械接口要求如下：a)貨物質量應滿足航天員艙外搬運貨物質量要求；f)不能安裝固定艙外助力把手的貨物，應提供艙外通用把手標準接口(應符合附錄C的規(guī)定);h)貨物界面安全性設計應滿足航天員工效學要求；i)操作對象均應具備防止航天員誤操作設計。6.3環(huán)境適應性隨航天員進出貨物的環(huán)境適應性要求如下。1)節(jié)點艙/氣閘艙泄壓前，空氣初始溫度為19℃~26℃;2)出艙艙門關閉狀態(tài)下，節(jié)點艙/氣閘艙艙壁溫度為5℃~40℃;3)出艙艙門開啟狀態(tài)下，節(jié)點艙/氣閘艙艙壁溫度為一5℃~40℃。b)氣壓：1)節(jié)點艙/氣閘艙艙壓由100kPa降低至真空，泄壓速率為4kPa/s的泄壓過程；2)節(jié)點艙/氣閘艙艙壓由0kPa升至100kPa,復壓速率為1.33kPa/s的復壓過程。c)相對濕度：不大于70%。GB/T42178—2022(規(guī)范性)A.1載荷適配器是用于連接貨物與空間站艙體/載荷轉移機構的設備，分為主動端、被動端兩個部分。圖A.1問天實驗艙載荷適配器被動端示意圖圖A.2問天實驗艙載荷適配器主動端示意圖圖A.3問天實驗艙載荷適配器主動端、被動端組合狀態(tài)示意圖GB/T42178—2022圖A.4夢天實驗艙載荷適配器被動端示意圖圖A.5夢天實驗艙載荷適配器主動端示意圖圖A.6夢天實驗艙載荷適配器主動端、被動端組合狀態(tài)示意圖GB/T42178—2022(規(guī)范性)坐標系定義B.1載荷轉移機構安裝面坐標系(OX1Y1Z1)載荷轉移機構安裝面坐標系(O?X?Y?Z?)以載荷轉移機構機械組件安裝面中心為坐標原點Y?滿足右手定則，如圖B.1所示。標引序號說明：1——頂板；O?X?Y1Z1、0XYnZⅡ、0mXmYmZm坐標系示意圖(伸出至內艙門方向)B.2調整機構固連坐標系(O?XnY?Zn)調整機構固連坐標系(OXYnZ)以載荷安裝中心孔為坐標原點O,OXⅡ方向指向載荷轉定則，如圖B.2所示，當載荷轉移機構伸出至內艙門方向時O,X、O,Yn、OZn方向與O?X?注：定義X=198mm,與OY,Z?平面平行的面為調整機構前端面。圖B.2調整機構固連坐標系載荷轉移機構頂面固連坐標系(OmXmYmZm)以載荷轉移機構頂板上表面后端中點為原點Om,B.4貨物本體坐標系(OX,Y?Z)貨物本體坐標系(OLXLY_Z)以貨物本體包絡幾何中心點為原點O_,OLXL指向貨物前端面(F),O?Z?指向貨物底面(D),OLYL與OLX?、O?Z?滿足右手定則，如圖B.3所示。圖B.3貨物本體坐標系B.5小臂目標適配器安裝面坐標系(OgXgYgZp)小臂目標適配器安裝面坐標系(OgXsYpZg)以安裝面圓心為原點Og,OgXs指向相機靶標軸線，OgYg垂直于底面安裝面指向捕獲平面，OgZp與OgXp、OgYp滿足右手定則，如圖B.4所示。GB/T42178—2022圖B.4小臂目標適配器安裝面坐標系B.6夢天實驗艙載荷適配器被動端安裝面坐