国家标准 GB/T35436一2017 空间站科学实验柜标准模块接口设计规范 Interftaeedlsignspeeifeatitrstandardmodleswft seieneee%perimentrackinspaeestationm 2017-12-29发布 2018-04-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/35436一2017 目次前言范围 2 规范性引用文件术语,定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语构型及尺寸 4.1分类 4.2标准直装模块构型 4.3标准锁箱模块构型标准抽屉模块构型 4,4 设计要求质量 5,l 容积 5.2 5.3质心位置 5." 材料选取 5.5 紧固件强度和刚度 5.6 5" 表面处理 5.8与宜验柜接口 5.9人机工效学设计 ll 5.10安全性、,可靠性与维修性设计 5.11标识 1l 验证及试验 12 包装及运输 12 附录A资料性附录)科学实验柜与标准模块的关系 13 附录B(资料性附录)SPU扩展模块 14 附录c资料性附录)快拆面板 l6 附录D(资料性附录SDU扩展模块 17 20 附录E资料性附录标准模块与实验柜机械安装接口 25 参考文献
GB/35436一2017 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由科学院提出本标准由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC312)归口本标准起草单位:科学院沈阳自动化研究所、科学院空间应用工程与技术中心本标准主要起草人;周维佳、刘金国、田远征、王珂、杨异萱、王铁军
GB/35436一2017 空间站科学实验柜标准模块接口设计规范范围本标准规定了空间站科学实验柜标准模块的构型,与科学实验柜之间的机、电、热接口设计及验证要求本标准适用于空间站上使用的科学实验柜标准模块,同时也适用于货运飞船内运输的标准模块注本标准中在不引起鼓义时,科学实验柜简称为实验柜规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件件 GB/T1804 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T354352017空间站科学实验柜通用设计规范 GB/T35439-2017空间站应用有效载荷安全性,可靠性与维修性保证通用要求 GB/T348292017空间站应用有效载荷数据通信规范 GJB151军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求 GJB450装备研制与生产的可靠性大纲 GJB1027运载器、上面级和航天器试验要求 GJB1033航天器热平衡试验方法 GJB2072维修性试验与评定 GJB2706航天器模态试验方法 GJB4009航天员系统对飞船应用系统的要求 GJB6765航天员系统对飞船工程设计的工效学要求与评价方法 GJB7358航天器吊装、翻转、停放、运输、贮存通用技术要求 Q]20054航天型号用紧固件选用指南术语、定义和缩略语 3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 实验柜experimentrack 在飞行平台资源约束下,有统一机、电、热接口的,适用于支持一定学科范围开展不同实验任务的通用技术设施示例:国际空间站上的国际标滩有效载荷机柜(IsPR [GB/T30114.1l一2013,定义4.7]
GB/T35436一2017 3.1.2 标准模块 standardm0dule 具有一定规格,易于安装、更换、维修,与实验柜对接、有标准的机、电、热接口的装置 3.1.3 标准直装模块stmaardpy yloadunit 可将后面板与实验柜的背板直接相连的悬挂式模块注:标准模块的一种 3.1.4 标准锁箱模块standardpayloadloeker 外观尺寸及接口方式与直装模块相同但其前面板可在轨开闭,便于有效载荷更换的模块注:标准模块的一种 3.1.5 标准抽屉模块standarddrawerunit 可通过导轨直接插人实验柜的抽屉式模块注标准模块的一种 3.2缩略语下列缩略语适用于本文件 SDU;标准抽屉模块(standarddrawerunit) SPL:;标准锁箱模块(standard ipayloadlocker) lpayload SPU;标准直装模块(standard unit 构型及尺寸 4.1分类空间站科学实验柜标准模块根据功能及安装方式的不同可以分为3种构型,分别为标准直装模块、标准锁箱模块和标准抽屉模块标准模块与空间站,实验柜的关系参见附录A 4.2标准直装模块构型标准直装模块由后面板前面板、上下盖板、左有侧板、导向座、手柄和防脱螺栓部件组成,其结构形式和主要尺寸见图1 图中尺寸值应符合GB/T1804中中等m级公差要求标准直装模块可以进行扩展,参见附录B
GB/35436一2017 单位为毫米民 S 说明: 后面板 -防脱螺栓部件; -上下盖板; 导向座 -左右侧板; 手柄; -前面板导向座的内孔直径应大于防脱螺栓安装工具的外径 ”深度尺寸545mm为标准模块深度方向最大尺寸,该尺寸不包括前面板安装的手柄等突出物图1标准直装模块 4.3标准锁箱模块构型标准锁箱模块由后面板,前框架,前面板、快拆面板、上下盖板,左右侧板、导向座、防脱螺栓部件,钦链部件,左右锁紧机构组成,其结构形式和主要尺寸见图2,图中尺寸值应符合GB/T1804中中等m级公差要求
GB/T35436一2017 单位为毫米前面板锁紧状态单位为毫米 I0 s99 说明后面板; 防脱螺栓部件; 前面板打开状态导向座; 左右侧板上下盖板饺链部件快拆面板,参见附录C 前面板; 9 左右锁紧机构; 10 前框架左右锁紧机构的设计应保证前面板可与前框架准确地锁紧与分离;前面板打开角度不小于180r 图2标准锁箱模块
GB/35436一2017 4.4标准抽屉模块构型标准抽屉模块由后面板前面板、上下盖板、左右侧板、左右锁紧手柄、快拆面板、滑道和防脱螺栓部件组成其结构形式和主要尺寸见图3,图中尺寸425.5公差等级为e9,其余尺寸值应符合GB/T1804 中中等m级公差要求标准抽屉模块可以进行扩展,参见附录D. 单位为毫米 &" o9 oM 说明 -后面板; 上下盖板; -滑道; -左右侧板; -左右锁紧手柄 -前面板; -快拆面板,参见附录c -防脱螺栓部件左右锁紧手柄的设计应保证SDU与实验柜准确地锁紧与分离该尺寸不包括前面板,左右锁紧手柄及滑道图3标准抽屉模块设计要求 5.1质量各标准模块的质量应满足表1的要求
GB/T35436一2017 表1标准模块设计质量质量" 型式 kg SPU 33 SPI <33 SDU <16 质量为随实验柜发射最大质量,在轨不受此质量约束 5.2容积各标准模块的内部有效载荷可用最大有效容积见图4 单位为毫米容积型式 sPU 532 440 253 25 58.6 SPL 516 440 253 56.8 25 SDu 590 405 150 15 35,6 图4标准模块最大有效容积 5.3质心位置标准模块设计时,其质心的位置的最优设计值宜是整体几何中心,见图5 质心允许位置偏差宜不大于20mm球径;若质心位置偏差值超过该范围.可与总体协调
GB/35436一2017 单位为毫米 cu 型式！ sSPU 545 460 273 273 230 137 SPL 545 460 273 273 230 137 SDu 213 609.6 425.5 162 305 81 注:此图所示为所有标准模块外包络图5标准模块最优质心位置 5.4材料选取标准模块结构的材料选取时应满足以下要求具有高的屈服极限及弹性模量; 良好的塑性和韧性; 无挥发性,无磁性和放射性; 无毒、无害及良好的阻燃性良好的导电性; 优异的导热性能; 接触零件材料应具有相容性,防止电化学反应材料宜按照表2,表3及表4优先选用航天验证过的材料表2sP优先选用材料零部件名称材料后面板、前面板、上下盖板、左右侧板、导向座铝合金7A09 手柄铝合金2A12 防脱螺栓部件钛合金TCA,铝合金6061,弹簧钢表3SPL优先选用材料零部件名称材料铝合金7A09 后面板、前框架、前面板.快拆面板、上下盖板、左右侧板、导向座
GB/T35436一2017 表3(续零部件名称材料钦链部件钛合金Tc: 铁合金T,铝合金6.弹赞销防脱螺栓部件钛合金TC4、铝合金2Al4、左右锁紧机构铜合金Qsn6.5,弹簧钢表4SDU优先选用材料零部件名称材料后面板.前面板、上下盖板、左右侧板.快拆面板、滑道铝合金7A09 钛合金TC4、铝合金2Al4、左右锁紧手柄铜合金QSn6.5、弹簧钢防脱螺栓部件钛合金TC4、合金6061、弹簧钢 5.5紧固件紧固件选用应符合Q20054的规定,还应满足以下要求使用无磁性材料,并具有防松动功能,各种螺母(含钢丝螺套)应选用锁紧型标准模块内部结构相连可采用M3,M4,M5或M6的紧固件,优先选用M4或M5 标准模块与实验柜连接时,采用M6螺钉防脱设计; 标准模块内部需要航天员经常操作的部件应选用快拆式螺钉或机构 5.6强度和刚度标准模块进行强度和刚度设计时,应满足以下要求标准模块进行有限元分析,具有足够的刚度和强度; 金属材料设计时其屈服强度安全裕度大于0,极限强度安全裕度不小于0.12,稳定度安全裕度不小于0.25; -标准模块(含有效载荷)基频宜不小于70Hz,小于70H2可与总体协调能够经受住力学环境试验,地面操作作用时不产生破坏或影响功能的弹性变形 5.7 表面处理根据标准模块不同部位采用材料的不同,表面处理(见图6)应满足以下要求 -外露表面铝合金部件需进行低发射率表面处理,前面板颜色应与实验柜相统一 -标准模块内部表面有热控性能要求的零件进行功能性表面处理,可选择本色,光亮或黑色阳极氧化; -钛合金材料零件可不进行表面处理,若有特殊功能要求的进行脉冲氧化、表面镀镍或有机涂层
GB/35436一2017 后面板共余面正面等轴侧视图图6标准模块外露面表面处理 5.8 与实验柜接口 5.8.1机械接口标准模块的机械接口应符合以下要求 SPU及sPL采取悬挂式安装,即后面板安装到实验柜的背板,见图7; SDU通过前面板防脱螺栓固定到实验柜前梁上,见图8; SDU的两个侧板应该预留滑道安装接口,前面板预留手柄安装接口,其机械接口参见附录E 标准模块防脱螺栓规格均为M6,M6螺栓的设计数量及间距由标准模块质量及质心位置确定; M6螺栓的数量及螺纹连接的间距根据标准模块的质量设计确定,其机械接口参见附录E: 若SPU有背部电插头的需求,则应增加单侧导向用导轨,导轨安装到SPU的左右侧板上影 "安阅家说明: -M6高强度防脱螺栓; -后面板背面 M6高强度防脱螺栓组件与后面板装配为一体,其端头不突出后面板背面后面板背面安装到实验柜的背板上图7标准直装模块及标准锁箱模块机械接口
GB/T35436一2017 说明手柄安装接口; -M6防脱螺栓组件; -左右侧板滑道安装孔 M6高强度防脱螺栓组件与前面板装配为一体,安装到实验柜对应的梁上左右两侧板可安装滑道,方便模块的插拔锁紫手柄安装到前面板上,方便在轨锁紧及解锁操作图8标准抽屉模块机械接口 5.8.2电接口在进行标准模块与实验柜电接口设计时,应满足以下要求标准模块设计电压为100V时,其接口应设计到标准模块的背面及SPU的后面板;为28V 时,电源接口应优先设计在前面板;所选接插件类型应符合功率及电压等要求; -标准模块内电源系统设计应符合GB/T35435一2017的规定 -标准模块应符合导电要求.与实验柜安装面的搭接电阻小于10mn. -标准模块设计时应考虑电磁兼容设计,符合GJB151的规定 5.8.3热控接口在进行标准模块与实验柜热控接口设计时,应满足以下要求 -SPU及SPL的风冷接口应设计在后面板上,同时应考虑密封设计 --SPU及SPL的液冷接口应设计在前面板,同时为了便于维修,液冷所用工质连接应使用快换接头,快换接头的耐压性能、泄露率应符合热控系统设计参数要求 -SDU的风冷接口应设计在后面板上,同时需要考虑密封设计; -sDU的液冷接口应设计在前面板,同时为了便于维修,液冷所用工质连接应便用快换接头,选用泄露率符合航天要求的产品 5.8.4通信接口标准模块与实验柜通信接口应符合GB/T34829 -2017的规定 10
GB/35436一2017 5.9人机工效学设计 5.9.1 -般要求标准模块的结构与机构应满足以下要求凡是与航天员接触的结构不得有尖角或锐边,应进行倒圆或倒钝处理 -航天员操作的电气设备应有防止误操作设计 -航天员操作的机构应有防误操作设计,操作力不超过GJB6765的相关要求 -标准模块内的仪表显示内容应明确易标示; 人机工效学设计应符合GJB6765及GJB4009的规定 5.9.2锁紧机构 SPL及SDU应设计锁紧机构,应满足以下要求 -SPL左右锁紧机构的设计,保证航天员解锁或锁紧操作时,至少有3个操作动作,推、拉及翻转的组合,见图9; sDU左右锁紧手柄设计时,要求同sPL见图9, SPL和sDU的锁紧机构应左右对称,沿乙轴的平动操作和绕Y轴的翻转操作应相反,即设计左右锁紧机构时,沿乙方向的平动和绕Y方向的旋转设计成左右反向标准抽屉模块标准直装模块及标准锁箱模块 a 图9标准模块锁紧机构 5.10安全性、可靠性与维修性设计标准模块的安全性、可靠性与维修性设计应满足如下要求 -标准模块应考虑材料安全性、,振动安全性和生物安全性; 标准模块维修性设计时宜将前面板作为主维修面,顶面板作为次维修面; 安全性,可靠性与维修性设计应符合GB/T354392017的规定 5.11标识标识需满足以下要求 -标准模块的总体标识应位于标准模块的前面板; -标准模块内部的电插头、水管路接头,电气操作按钮等应增加清晰的标识; 11
GB/T35436一2017 标准模块内需要航天员操作的部位增加明确标示 6 验证及试验标准模块应进行环境试验验证其性能,应满足以下要求 -标准模块的试验大纲及细则应符合GJB1027的规定; -标准模块的模态试验应按照GJB2706的相关规定执行标准模块的热性能应满足有效载荷的要求,热平衡试验应符合GJB1033的规定 -标准模块应按照GJB450,G;JB2072规定开展可靠性、维修性试验验证 -标准模块应基于实物开展人机工效学验证,通过专家评审包装及运输标准模块应考虑吊装、搬运、包装及运输应满足以下要求标准模块质量小于20kg时,无需设计吊装螺栓,应设计搬运把手(可拆卸).; 标准模块质量超过20kg,应增加吊装螺栓孔吊装螺栓孔的规格由模块质量确定吊装螺栓孔应对称布置在质心周围; 标准模块的吊装、翻转、停放、运输、贮存设计应符合GJB7358的规定 12
GB/35436一2017 录附 A 资料性附录科学实验柜与标准模块的关系科学实验柜与柜内标准模块的关系见图A.1 标准模块能够容纳不同的实验系统用于多种学科实验,提供具有标准大小和质量(或两者的组合,接口简单以及资源(电、热、数据等)集中分配的单元设备,为实验系统提供集成、有效以及在轨运行的一体化操作过程和方法标准模块的使用一方面可最大限度地简化地面及在轨运行的管理(如载荷集成,资源分配、安装程序、运行管理等);另一方面使科学试验成果最大化,同时最大程度地降低成本 SDU SD 1sPu ISPU SDU SDU 1SPu sPu SDU SDU SD SDU isPlisPu SDU SDU SD SD 1SPu ISPU 科学实验柜安装标准直装模块 b 科学实验柜安装标准抽屉模块图A.1科学实验柜与标准模块的关系图 13
GB/T35436一2017 附录 B 资料性附录) SPU扩展模块 SPU标准模块可以扩展为2倍SPU和4倍sSPU,其结构形式和主要尺寸见图B.1和图B.,2 图中尺寸值应符合GB/T1804中中等m级公差要求单位为毫米 3Gn 说明后面板 -防脱螺栓部件; 上下盖板; 导向座; 左右侧板手柄; 一前面板导向座的内孔直径应大于防脱栓安装工具的外径深度尺寸545mm为标准模块深度方向最大尺寸,该尺寸不包括前面板安装的手柄等突出物手柄规格及所需数量根据实际需要确定图B.12倍标准直装模块 14
GB/35436一2017 单位为毫米 g335 说明: -后面板 -防脱螺栓部件; 上下盖板; 导向座 -左右侧板; 手柄; -前面板导向座的内孔直径应大于防脱螺栓安装工具的外径 ”深度尺寸545m为标准模块深度方向最大尺寸,该尺寸不包括前面板安装的手柄等突出物手柄规格及所需数量根据实际需要确定图B.24倍标准直装模块 15
GB/T35436一2017 录附 C 资料性附录) 快拆面板为方便航天员操作标准模块内的实验系统进行科学实验,标准模块应设置快拆面板,应满足以下要求 SPU快拆面板的尺寸及位置由有效载荷设计方确定 SPL前部设置3块快拆面板,快拆面板为外凸式,前面板开设便于样品通过的槽孔,槽孔的形状与快拆面板相同,见图C.1; SDU前部设置一整体式快拆面板,快拆面板为内凹式,前面板开设便于样品通过的槽孔,槽孔的形状与快拆面板相同,见图C.1 快拆面板标准锁箱模块面板拆面板 b 标准抽屉模块面板快拆面板数量可以根据载荷需求变化图c.1标准模块快拆面板 16
GB/35436一2017 附录 D 资料性附录 SDU扩展模块 sDU标准模块可以扩展为2倍SDU和3倍SDU及缩短型SDU,其结构形式和主要尺寸见图D.1、图D.2和图D.3 单位为毫米说明 -后面板; 上下盖板; -左右侧板; -左右锁紧手柄; -前面板 -快拆面板; -防脱螺栓部件图中尺寸425.5公差等级为eg,其余尺寸值应符合GB/T1804中中等m级公差要求左右手柄机构的设计应保证2倍SDU与实验柜准确地锁紧与分离该尺寸不包括前面板,左有锁紧手柄及滑道图D.12倍标准抽屉模块 17
GB/T35436一2017 单位为毫米说明: 后面板; 上下盖板; -左右侧板左右锁紧手柄; -前面板; 快拆面板 -防脱螺栓部件图中尺寸425.5公差等级为e9,其余尺寸值应符合GB/T1804中中等m级公差要求左右锁紧手柄的设计应保证3倍SDU可与实验柜准确地锁紧与分离该尺寸不包括前面板,左右锁紧手柄及滑道图D.23倍标准抽屉模块 18
GB/35436一2017 单位为毫米 9: 说明: -后面板; 上下盖板; -左右侧板; -左右锁紧手柄 -前面板; 快拆面板 -防脱螺栓部件图中尺寸425.5公差等级为e9,其余尺寸值应符合(GB/T1804中中等m级公差要求左右手柄机构的设计应保证缩短型sDU与实验柜准确地锁紧与分离该尺寸不包括前面板,左右锁紧手柄及滑道图D.3缩短型抽屉模块 19
GB/T35436一2017 录附资料性附录) 标准模块与实验柜机械安装接口 SPU及SPL与实验柜的安装接口可按照图E.1设计单位为毫米 460 435-0.1 12.5 标准直装模块及标准锁箱模块单位为毫米 460 4350. 2倍标准直装模块 b 图E.1标准直装模块机械安装接口 20
GB/35436一2017 单位为毫米 933.5 908.5士0.1 473.5土0. 435士0.1 12.5 溪 4倍标准直装模块型式推荐螺钉数量 SPU 2倍SPU 4倍SPU 216 2倍sPU及4倍SPU所需螺钉数量为最大数量,可根据有效载荷具体设计质量值进行缩减图E.1(续) SDU与实验柜的安装接口可按照图E.2设计 21
GB/T35436一2017 单位为毫米 482.6 664.6 4×6.2 446.6土0. 2Xo5.3 609.6 5销孔 G0005 529士0.05 二 O8xNw=2-10)0.05 销孔 437.8士0 xM5 467.6王0. 2xo5 5.,完余r 视图A 10.4x90 视图B 2xM5 08.20.1 标准抽屉模块单位为毫米 482.6 4x6.2 446.6士0.1 5销孔 2x6.3 529土0.05 50.8×N=210士0.05 .8005 I60士0.05 65销孔 M65 437.8主0.l 2X05. 产滚剔" 467.6王0. 视图A 视图B 2xM5 408.20." 2倍标准抽屉模块 b 图E.2标准抽屉模块机械安装接口 22
GB/35436一2017 单位为毫米 482.6 664.6 446.6土0.1 8x6.2 529 50.8XN20.05 50.80.05 X5值孔 8O005 22xM5 2X5销孔 437.9士0. 67.6王O. 视图B 视图A XM5 408.2土0.1 3倍标准抽屉模块单位为毫米 634.2 4X6.2 482.6 579.6 2X5.3 446.6士0.1 销孔 61.9 508.2土0.05 复 48.8xN-2-1O0.05 5销孔 4f0 48.8主005 xM5 2x5,3完全贯 437.8土0.1 V0.90 467.6王O. 视图A 视图B 2XM5 408.2士0.1 缩短型标准抽屉模块图E.2(续 23
GB/T35436一2017 型式推荐螺钉数量 SDU 2倍SDU 4倍SDu 缩短型SDU 图E.2(续 24
GB/35436一2017 考文献参 [1]GB/T30114.1一2013空间科学及其应用术语第1部分;基础通用

空间站科学实验柜标准模块接口设计规范GB/T35436-2017

随着中国空间站建设的不断推进，科学实验柜作为载荷运输和安装的基础模块之一，其标准化、模块化的接口设计变得越来越重要。为了规范科学实验柜的接口设计，提高其通用性、可靠性和安全性，国家标准化管理委员会制定了《空间站科学实验柜标准模块接口设计规范GB/T35436-2017》。

1. 规范的由来

科学实验柜是空间站中最为常见的载荷模块之一，负责容纳各种实验设备和物品，在太空环境下进行多种科学实验活动。然而，由于存在多个供应商、多个品牌、多种型号的科学实验柜，其接口设计存在较大差异，不同型号的实验柜之间无法完全兼容。这就给空间站的载荷运输和安装带来了很大的麻烦。

为此，国家标准化管理委员会在空间站建设中提出了“标准化、模块化”的设计理念，积极开展相关标准的制定工作。其中，科学实验柜标准模块接口设计规范GB/T35436-2017的制定就是为了规范科学实验柜的接口设计，提高其通用性、可靠性和安全性。

2. 规范的内容

科学实验柜标准模块接口设计规范GB/T35436-2017共分为6个部分，分别是：总则、术语和定义、接口类型、接口参数、接口特性和接口试验。其主要内容包括：

2.1 总则

阐述了规范适用范围、引用文件、术语和定义等基本概念。

2.2 术语和定义

对于规范中所涉及的关键术语和定义进行了明确解释，方便读者理解和应用。

2.3 接口类型

规范中定义了两种接口类型，即功能接口和机械接口，并对其进行了详细描述。

2.4 接口参数

规范中对接口的几何参数、电气参数、传输性能等方面进行了详细说明，旨在确保各个型号的科学实验柜之间具有一定的兼容性和交互性。

2.5 接口特性

规范中对接口的环境适应能力、可靠性、安全性等方面进行了要求，以确保科学实验柜在极端环境下的安全可靠运行。

2.6 接口试验

规范中对接口的试验进行了具体的要求，包括静态试验、动态试验和环境适应性试验等。

3. 规范的意义

科学实验柜标准模块接口设计规范GB/T35436-2017的制定，有助于推动空间站建设中的标准化、模块化进程，提高空间站载荷运输和安装的效率和可靠性。同时，规范的实施还可以促进国内相关企业的技术水平提升，提高其在国际市场上的竞争力。

4. 结论

总之，科学实验柜标准模块接口设计规范GB/T35436-2017对于保障空间站载荷的安全性和可靠性至关重要。作为一个标准化文件，它的实施不仅可以促进我国航天事业的发展，也可以为世界航天事业的进一步发展作出贡献。