[发明专利]一种应用于平流层浮空器中的双余度阀门装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于平流层浮空器中的双余度阀门装置，它是一种应用于平流层浮空器中的囊体压差及装载气体量调节装置，属于浮空器机载硬件技术领域。

背景技术

在依靠静浮力来平衡重力的浮空器中，控制浮空器的静浮力、囊体内外压差是十分关键的环节。因此，机载双余度阀门装置是实现浮空器稳定升空和安全降落的关键设备。一般的阀门往往采用单余度设计，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平流层浮空器的安全飞行，因而安全系数不高。本发明采用双余度设计，利用主、副两个阀盖相互配合对平流层浮空器进行控制，并采用微动开关实现状态反馈，采用切割装置作为排除故障的有效手段，配合使用涡轮、蜗杆实现阀门开关量的灵活控制，并实现自锁功能，极大地提高了系统的可靠性。

本发明属于浮空器机载硬件的一部分，可应用于平流层浮空器的装载气体量调节及囊体压差控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于平流层浮空器中的双余度阀门装置，它是一种应用于平流层浮空器中的静浮力、压差调节装置。应用该装置，能够根据浮空器控制的需要，可靠地实现平流层浮空器装载气体量调节及囊体内外压差控制。又因发明本身具有双余度结构，与一般阀门相比，具有较高的可靠性。

本发明一种应用于平流层浮空器中的双余度阀门装置，它是由对称于阀门机座的内外两套子系统——即主子系统和副子系统组成；其中内阀盖对应于主子系统，外阀盖对应于副子系统。下面以主子系统为例进行说明：

该主子系统是由内阀盖、传动机构、阀门机座组成，它们之间的位置连接关系是：传动机构通过其传动机构支架安装在阀门机座上，内阀盖与传动机构相连接。

所述内阀盖是圆盘形件，内有改性硅橡胶圈、挡圈，该改性硅橡胶圈通过挡圈与内阀盖固连在一起，主要作用是改善内阀盖与阀门机座之间的配合密封效果；该挡圈的主要作用是将改性硅橡胶圈与内阀盖固定在一起；内阀盖设计有凸台，凸台内部镂空成管状，用于实现阀门切割；内阀盖外侧有两个凸起的螺孔即切割装置安装点，用于安装切割装置；内阀盖边缘设计有曲柄，用于与传动机构中的涡轮相连接；内阀盖与曲柄成180度角。方位设计有开关压杆支架，用以固定开关压杆，实现位置状态反馈。开关压杆相对于传动机构支架的位置可调。

所述传动机构的作用是为阀盖的操纵提供所需动力及支撑，它包括原动机、蜗杆、涡轮、旋变和传动机构支架；它们之间的位置连接关系是：原动机输出端与蜗杆相连接，蜗杆与原动机的连接处由传动机构支架支撑，蜗杆的另一端与涡轮相互啮合，涡轮安装在传动机构支架上，可绕其安装轴转动，涡轮安装轴向其左侧延伸，用以安装旋变。该原动机为maxon减速电机，外形为圆柱形，能够在-55～-80℃的环境下工作，其主要作用是输出扭矩，固定在阀门机座的外侧；该蜗杆为圆柱蜗杆，蜗杆类型为阿基米德蜗杆，蜗杆传动为单头阿基米德圆柱蜗杆传动，减速比为40:1，材料为45#钢，其主要作用是连接原动机输出端与涡轮，将原动机输出的扭矩传递给涡轮；该涡轮是扇形，材料为锡青铜，其主要作用是连接蜗杆与阀盖，将从蜗杆处接收到的扭矩转变为弯矩，完成阀盖的作动；该旋变是圆柱形，它与涡轮的安装轴固定在一起，其主要作用是测量阀盖旋转的角度，监测阀门阀盖的调节位置。该传动机构支架为对称腔式结构，它固定在阀门机座上，上有两个圆孔，用以固定涡轮和原动机、蜗杆，其主要作用是支撑原动机、涡轮蜗杆等机构。

所述阀门机座是圆形盘状结构，中心镂空，呈圆环状，边缘设计有减重孔，阀门机座的主要作用是提供支撑各部件工作的平台，并与囊体相连接，将载荷传递到囊体。阀门机座上还安装有四个测压气嘴（每两个为一组分属于内外两套子系统）、四个微动开关：四个测压气嘴，固定在阀门机座的同一侧，用以测量囊体内外的压差。微动开关，每两个为一组，固定在微动开关支架上，用于反馈阀盖的开、关状态。该微动开关支架为方形，上有两个空腔，用以安装两个微动开关，微动开关支架固定在阀门机座上，其主要作用是固定微动开关。

两套系统共用一个航空插头，航空插头固定在阀门机座上，用于实现该阀门装置与外系统的信号连接，并提供带动电机所需的电能。

为了提高系统的可靠性，内、外阀盖都装有切割装置，用以排除阀门系统的故障；两套切割装置共用一个航空插头。