一种用于临近空间飞艇装置

申请号 CN201611252159.8 申请日 2016-12-30 公开(公告)号 CN106741817A 公开(公告)日 2017-05-31
申请人 北京天恒长鹰科技股份有限公司; 发明人 赵磊;
摘要 本 发明 提供了一种用于临近空间 飞艇 的 阀 门 装置,包括: 基座 ,所述基座具有放气口;阀门盖,所述阀门盖设置在所述基座的顶面上,其中,所述阀门盖与所述基座枢转连接以打开或关闭所述放气口;驱动机构,所述驱动机构固定在所述基座的底面上; 连杆 机构 ,所述连杆机构的一端与所述驱动机构枢转连接,所述连杆机构的另一端穿过所述放气口与所述阀门盖枢转连接; 控制器 ,所述控制器控制驱动机构,进而驱动所述连杆机构,使得所述阀门盖能够相对于所述基座枢转运动,以打开或者关闭所述放气口。此外,阀门装置还具有限位器以及切割装置。本发明采用连杆传动结构和阀门应急切割装置,具有较高的可靠性和应急能 力 。
权利要求

1.一种用于临近空间飞艇装置,其特征在于,所述阀门装置包括:
基座,所述基座具有放气口;
阀门盖,所述阀门盖设置在所述基座的顶面上,其中,所述阀门盖与所述基座枢转连接以打开或关闭所述放气口;
驱动机构,所述驱动机构固定在所述基座的底面上;
连杆机构,所述连杆机构的一端与所述驱动机构枢转连接,所述连杆机构的另一端穿过所述放气口与所述阀门盖枢转连接;
控制器,所述控制器控制驱动机构,进而驱动所述连杆机构,使得所述阀门盖能够相对于所述基座枢转运动,以打开或者关闭所述放气口。
2.根据权利要求1所述的阀门装置,其特征在于,所述阀门装置还包括:
设置在所述基座顶面上的第一限位器;
设置在所述阀门盖上且与所述第一限位器位置相对应的第一压杆装置;
其中,当所述阀门装置处于正常闭合状态时,所述阀门盖上的所述第一压杆装置紧压所述第一限位器的开关触点使其闭合,发出所述阀门盖关闭所述放气口到位的反馈信号至所述控制器。
3.根据权利要求2所述的阀门装置,其特征在于,所述阀门装置还包括:
设置在所述基座上的橡胶圈;
其中,当所述阀门盖运动到闭合位置时,所述连杆机构的拉紧以及所述阀门盖内外压差产生的气体压力将所述硅橡胶圈压紧在所述基座上。
4.根据权利要求1所述的阀门装置,其特征在于,所述基座包括阀门盖支架,所述阀门盖与所述阀门盖支架通过轴枢转连接;所述阀门装置还包括设置在所述轴上用于测量阀门盖旋转度的旋变器,所述旋变器将测量的阀门盖旋转角度值传递给所述控制器。
5.根据权利要求1所述的阀门装置,其特征在于,所述驱动机构包括:
驱动电机
与所述驱动电机输出轴连接的蜗杆
蜗轮,所述蜗轮与所述蜗杆啮合
6.根据权利要求5所述的阀门装置,其特征在于,所述阀门装置还包括:
第二压杆,所述第二压杆与所述蜗轮的传动轴固定连接;
设置在所述基座底面上的第二限位器;
其中,当需要打开所述阀门盖时,所述控制器发出电信号使所述驱动电机转动,带动所述蜗杆转动,所述蜗杆带动所述蜗轮转动,进而驱动所述连杆机构发生动作,使得所述阀门盖打开,当所述阀门盖转动到开到位位置时,所述传动轴上的所述压杆压紧所述第二限位器的触点,所述第二限位器产生开到位信号并反馈给所述控制器,所述控制器停止对所述驱动电机供电,至此,所述阀门盖稳定在开到位位置。
7.根据权利要求5所述的阀门装置,其特征在于,所述连杆机构包括:
第一节臂,所述第一节臂安装在所述传动轴上;
第二节臂,所述第二节臂的一端与所述阀门盖枢转连接,所述第二节臂的另一端与所述第一节臂枢转连接。
8.根据权利要求1所述的阀门装置,其特征在于,所述阀门盖在远离所述基座的面上具有凸台,所述阀门装置还包括设置在所述阀门盖上的切割装置,其中,当所述阀门盖由于机械故障不能打开或者卡死在某位置时,所述控制器发出对阀门盖进行切割的指令。
9.根据权利要求8所述的阀门装置,其特征在于,所述阀门装置还包括转接盘,所述转接盘固定在所述基座底面上,所述阀门装置通过所述转接盘固定在所述飞艇的囊体上。
10.根据权利要求9所述的阀门装置,其特征在于,所述阀门装置还包括航插和导线,所述航插固定在所述基座或者所述转接盘上,通过所述航插和导线将切割信号传递到所述切割装置,所述切割装置在接收到切割信号后切除所述阀门盖上的所述凸台,从而排除阀门盖失灵的故障,所述切割装置反馈所述凸台已被切割的信号,所述囊体排出装载气体。

说明书全文

一种用于临近空间飞艇装置

技术领域

[0001] 本发明属于航空航天技术领域,尤其涉及临近空间飞艇的阀门装置。

背景技术

[0002] 临近空间飞艇依靠静浮来平衡重力和实现升降。在飞行包线内,控制艇身囊体的进气量、囊体内外压差是极其重要的环节。因此,艇载阀门装置是实现临近空间飞艇稳定升空和安全降落的关键设备。采用常规设计的阀门,在关闭阀门时由于空程往往存在漏气,而且在阀门发生故障的情况下,无法继续作出有效的控制以保证临近空间飞艇的安全飞行,因而安全系数不高。

发明内容

[0003] 本发明的目的是克服现有技术中存在的上述问题,特别是解决现有技术中临近空间飞艇装载气体量调节、临近空间飞艇囊体内外压差控制发生故障时的可快速分离应急策略。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0004] 本发明提供了一种用于临近空间飞艇的阀门装置,所述阀门装置包括:基座,所述基座具有放气口;阀门盖,所述阀门盖设置在所述基座的顶面上,其中,所述阀门盖与所述基座枢转连接以打开或关闭所述放气口;驱动机构,所述驱动机构固定在所述基座的底面上;连杆机构,所述连杆机构的一端与所述驱动机构枢转连接,所述连杆机构的另一端穿过所述放气口与所述阀门盖枢转连接;控制器,所述控制器控制驱动机构运转,进而驱动所述连杆机构运动,使得所述阀门盖能够相对于所述基座枢转运动,以打开或者关闭所述放气口。
[0005] 进一步的,所述阀门装置还包括:设置在所述基座顶面上的第一限位器;设置在所述阀门盖上且与所述第一限位器位置相对应的第一压杆装置;其中,当所述阀门装置处于正常闭合状态时,所述阀门盖上的所述第一压杆装置紧压所述第一限位器的开关触点使其闭合,发出所述阀门盖关闭所述放气口到位的反馈信号至所述控制器。
[0006] 更进一步的,所述阀门装置还包括:设置在所述基座上的橡胶圈;其中,当所述阀门盖运动到闭合位置时,所述连杆机构的拉紧力以及所述阀门盖内外压差产生的气体压力将所述硅橡胶圈压紧在所述基座上。
[0007] 优选的,所述基座包括阀门盖支架,所述阀门盖与所述阀门盖支架通过轴枢转连接;所述阀门装置还包括设置在所述轴上用于测量阀门盖旋转度的旋变器,所述旋变器将测量的阀门盖旋转角度值发送至所述控制器。
[0008] 优选的,所述驱动机构包括:驱动电机;与所述驱动电机输出轴连接的蜗杆;接着是蜗轮,所述蜗轮与所述蜗杆啮合
[0009] 进一步的,所述阀门装置还包括:第二压杆,所述第二压杆与所述蜗轮的传动轴固定连接;设置在所述基座底面上的第二限位器;其中,当需要打开所述阀门盖时,所述控制器发出电信号使所述驱动电机转动,带动所述蜗杆转动,所述蜗杆带动所述蜗轮转动,进而驱动所述连杆机构发生动作,使得所述阀门盖打开,当所述阀门盖转动到开到位位置时,所述传动轴上的所述第二压杆压紧所述第二限位器的触点,所述第二限位器产生开到位信号并反馈给所述控制器,所述控制器停止对所述驱动电机供电。
[0010] 优选的,所述连杆机构包括:第一节臂,所述第一节臂安装在所述传动轴上;第二节臂,所述第二节臂的一端与所述阀门盖枢转连接,所述第二节臂的另一端与所述第一节臂枢转连接。
[0011] 优选的,所述阀门盖在远离所述基座的面上具有凸台,所述阀门装置还包括设置在所述阀门盖上的切割装置,其中,当所述阀门盖由于故障不能打开或者卡死在某位置时,所述控制器发出对阀门盖进行切割的指令。
[0012] 优选的,所述阀门装置还包括转接盘,所述转接盘固定在所述基座底面上,所述阀门装置通过所述转接盘固定在所述飞艇的囊体上。
[0013] 优选的,所述阀门装置还包括航插和相关导线,所述航插固定在所述基座或者所述转接盘上,通过所述航插和导线将切割信号传递到所述切割装置,所述切割装置在接收到切割信号后切除所述阀门盖上的所述凸台,从而排除阀门盖失灵的故障,所述切割装置反馈所述凸台已被切割的信号,所述囊体排出装载气体。本发明的优点在于:与现有阀门技术相比,本发明因采用连杆传动结构和阀门应急切割装置,具有较高的可靠性和应急能力。连杆机构较大改善了传统设计中阀门盖在闭合状态下的漏气缺陷,采用限位开关可以实时反馈调节装置的状态,增强了阀门装置的可靠性。
附图说明
[0014] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0015] 图1示出了根据本发明的阀门盖示意图;
[0016] 图2示出了根据本发明的阀门装置正常打开示意图;
[0017] 图3示出了根据本发明的阀门装置传动机构示意图;
[0018] 图4示出了根据本发明的阀门装置切割凸台后示意图;
[0019] 图5示出了根据本发明的阀门装置正常闭合示意图。

具体实施方式

[0020] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0021] 本发明提供的用于临近空间飞艇的阀门装置安装在临近空间飞艇上,通过阀门装置控制艇身囊体的进气量、囊体内外压差等,优选阀门装置通过转接盘安装在囊体上。根据本发明的实施方式,由图1、2、3可知,阀门装置包括:基座21、阀门盖11、驱动机构、连杆机构、控制系统(图未示出)等。其中,基座具有放气口,用于排气、进气。所述阀门盖设置在所述基座顶面上,所述阀门盖与基座枢转连接,从而可以关闭或者打开放气口。优选地,在基座上设置一阀门盖支架13,阀门盖通过轴与阀门盖支架13连接,即阀门盖可以绕着轴进行旋转。在基座21底面上固定有驱动机构,该驱动机构包括:驱动电机31、与所述驱动电机输出轴连接的蜗杆32、蜗轮33、压杆35、传动轴34,蜗轮与蜗杆啮合,传动轴与蜗轮固定连接在一起,压杆与传动轴固定连接在一起。优选地,在基座底面上设置有驱动安装支座22,驱动机构通过支座22固定在基座21上。连杆机构包括第一节臂36、第二节臂37,第一节臂安装在上述传动轴34上,第二节臂一端与述阀门盖枢转连接,另一端与第一节臂枢转连接。优选地,在阀门盖上设置有连杆支架23,第二节臂37通过轴与该连杆支架23轴连接。此外,在本实施例中,第一节臂36采用两个,其一端分别连接在传动轴34的两端(对称方式),第一节臂36的另一端通过轴与第二节臂37旋转连接。由附图可知,第二节臂37一端穿过所述放气口与连杆支架23枢转连接。本发明中,控制器控制驱动机构,进而驱动连杆机构使得阀门盖相对基座旋转运动开启或者关闭放气口,进而控制艇身囊体的进气量、囊体内外压差。
[0022] 为了在阀门盖关闭、打开时反馈相应信号,在基座21顶面上设置有第一限位器25,在所述阀门盖上且与所述第一限位器位置相对应的位置设置有第一压杆装置15;当阀门装置处于正常闭合状态时(如图5所示),所述阀门盖上的所述第一压杆装置15紧压第一限位器25的开关触点使其闭合,第一限位器25发送阀门盖关闭放气口到位的反馈信号至控制器。特别地,在基座21上设置有限位器支架24,第一限位器25固定在限位器支架24。该限位器仅留开关触点在外,当位于阀门该上的压杆装置向下或向上运动至触点处时,带动触点运动使限位器的开关打开或闭合实现其状态反馈功能。
[0023] 在基座21底面上还设置有第二限位器42,当需要打开阀门盖11时,所述控制器发出电信号使所述驱动电机31转动,带动蜗杆32、蜗轮33转动,进而驱动所述连杆机构发生动作,使得所述阀门盖打开(如图2所示),当阀门盖转动到开到位位置时,所述传动轴上的所述第二压杆35压紧所述第二限位器42的触点,第二限位器产生开到位信号并反馈给所述控制器,所述控制器停止对所述驱动电机供电。
[0024] 为了提高密封性,阀门装置还包括:设置在基座上的密封装置,该密封装置通过连接件如螺栓、螺钉固定在基座21上。优选地,该密封装置采用硅橡胶圈27,进一步为改性硅橡胶圈。阀门的闭合作动与打开作用类似,当阀门盖运动到闭合位置时,靠蜗轮自提供给连杆端部的拉紧力和囊体内外压差产生的气体压力将硅橡胶圈压紧在阀门基座上,保证阀门的气密性。
[0025] 为了测量阀门盖转过的角度,在阀门盖支架13与阀门盖连接轴上设置有旋变器14(采用现有轴旋变器),所述旋变器将测量的阀门盖旋转角度值传递至控制器。此外,在基座21靠近囊体侧设置有双余度的囊体压差测量装置,该压差测量装置与控制器连接。在本实施中,囊体压差测量装置优选为测压气嘴26及相应压差传感器,测压气嘴26为四个测压气嘴,能可靠地测量囊体的内外压差。四个测压气嘴26均带有螺纹,可直接与阀门基座上的螺孔连接在一起。
[0026] 为了在阀门发生故障的情况下,能够继续作出有效的控制以保证平流层浮空器的安全飞行,本发明设计了切割装置以实现阀门快速分离的功能,进行应急着陆作业。具体地,如图1、4所示,阀门盖在远离基座的面上具有凸台12,该凸台采用空心凸台设计,保证在切掉该凸台时,阀门盖产生开口以释放囊体内部的气体。在阀门盖上还设置有切割装置(图未示出),该切割装置可以采用现有的快速切割装置。该切割装置优选通过阀门盖上的安装部件16固定在阀门盖上。当阀门盖由于故障不能打开或者卡死在某位置时,所述控制器发出阀门盖切割指令至切割装置,切割装置收到上述指令后立即引爆切割线,将阀门盖凸台快速切掉以释放囊体内气体。
[0027] 在本实施例中,在所述基座底面上连接有转接盘41,该阀门装置通过转接盘41固定在临近空间飞艇囊体上。转接盘41与基座通过螺钉、螺栓等连接件连接。为了控制切割装置,在基座或者转接盘41上固定有航插,优选通过航插支架45固定在转接盘41,在本实施例中阀门装置有包括航插一44、航插二43,航插二43通过航插支架45固定在转接盘上,航插一44直接固定在基座上,两个航插分别与控制器连接。上述两个航插可以采用现有应用于飞艇上的航插,通过所述航插将切割信号传递到切割装置,切割装置接收到切割信号切除所述阀门盖上的所述凸台,排除阀门盖失灵的故障,切割装置反馈阀门盖凸台已切割信号,所述囊体排出装载气体。
[0028] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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