一种投水舱门机构的制作方法

1.本技术属于飞机舱门设计技术领域，尤其涉及一种投水舱门机构。


背景技术：

2.投水舱门机构是灭火型飞机执行空中投水灭火任务的关键运动作动装置，同时也是投水舱门承载结构的组成部分。投水舱门机构应具有将投水舱门维持在关闭位指的设计特征。当飞机水箱载水情况下，作用在投水舱门上的水压载荷由舱门机构上的锁钩及门体铰链分散传递到机体结构上，同时还要考虑因飞机过载产生的载荷叠加系数。
3.飞机执行空中投水灭火任务，需要投水舱门机构在承载状态下实现迅速解钩并实现舱门投水，投水舱门机构应具有良好的强度和刚度特性，同时要求舱门机构的驱动控制和运动行程具有高同步性。
4.现有用于投水灭火任务的舱门多为堵塞式内开舱门，舱门尺寸偏小，无法在飞机高速飞行状态下实现快速打开舱门投水，对应舱门机构的设计原理比较简单，多为单点锁闭或钢索拉拽形式，无法实现舱门打开后自动恢复到完全锁闭状态。


技术实现要素：

5.为了解决相关技术无法实现舱门打开后自动恢复到完全锁闭状态的问题，本发明提供一种投水舱门机构，所述技术方案如下：
6.一种投水舱门机构，包括机构过中心单元1、锁钩过中心单元2、装配定位与补偿单元3、机械限位单元4和助力单元5，
7.锁钩过中心单元2与装配定位与补偿单元3连接，机构过中心单元1与锁钩过中心单元2连接，机械限位单元4与机构过中心单元1连接，助力单元5与机械限位单元4连接；机构过中心单元1用于在机构受载后产生解钩的内力；锁钩过中心单元2、装配定位与补偿单元3、机械限位单元4、助力单元5用于使舱门维持在锁闭安全状态。
8.其中，机构过中心单元1包括：摇臂11和连杆12，
9.摇臂11的一端与机械限位单元4的转轴19固连，另一端与连杆12的一端铰接，连杆12的另外一端与锁钩过中心单元2的锁钩13上部双耳孔铰接，摇臂11和连杆12的连接点为过中心位置，摇臂11与连杆12之间在锁闭位置时形成过转角度，以使机构受载以后产生解钩的内力。
10.其中，锁钩过中心单元2包括：锁钩13和锁柱14，
11.锁钩13通过螺栓组转轴与装配定位与补偿3的锁钩座15上双耳连接，形成转动配合，锁钩13上部双耳孔与连杆12上的杆端耳片铰接，锁钩13的钩子内弧区与锁柱14外圆柱体之间形成接触配合，锁钩13与锁柱14之间为过中心接触配合。
12.其中，装配定位与补偿3单元包括：锁钩座15、锁环座16和齿形板17，
13.锁钩13和锁钩座15上分别开有同尺寸规格的装配定位孔，锁环座16与齿形板17之间的配合面均开有横竖两个方向的齿形，锁柱14与锁环座16形成偏心转动调节配合，锁钩
座15位于机体结构上，将锁钩13通过螺栓组连接到锁钩座15耳片孔上，两个零件定位孔用于确定锁钩13的初始位置状态；齿形板17通过螺栓组固连到舱门上，锁环座16上开有大孔，两个零件之间形成齿形啮合，锁柱14与锁环座16之间为可调配合关系，锁柱14上的柱体设有偏心结构，装配时通过旋转锁柱14的角度来实现锁柱14在锁钩13内弧区配合位置的尺寸微调，实现锁钩13的上钩转矩效果。
14.其中，机械限位单元4包括：摇臂18、转轴19、承力钉20和限位支座21，
15.限位摇臂18与转轴19固连，限位摇臂18上的两个耳片分别装有对应的承力钉20，通过螺纹结构调整承力钉20的伸出量，实现极限位置时与限位支座21的接触调整。
16.其中，助力单元5包括：拉簧22、弹簧座23、第一轴座24和第二轴座25，
17.拉簧22上端钩住弹簧座23沟槽，下端钩住限位摇臂18沟槽，通过与转轴19的轴线与承力钉20的空间位置布置，使拉簧22始终处于拉伸状态，转轴19与第一轴座24、第二轴座25连接，
18.拉簧22的拉力作用在限位摇臂18、弹簧座23上，使转轴19始终具有绕第一轴座24、第二轴座25回转的力矩。
19.其中，所述投水舱门机构还包括舱门位置监控单元，
20.舱门位置监控单元用于在投水舱门位置状态不正常时，收起舱门。
21.其中，舱门位置监控单元包括：处理器、传感器、靶标和舱门收放作动器，处理器分别与传感器和舱门收放作动器电连接，传感器位于机体的加强框上，靶标有2个，分别位于舱门围框和锁钩13上，
22.传感器用于：根据舱门围框上靶标的位置产生舱门关闭位信号或舱门打开位信号，并发送至处理器；根据锁钩13上靶标的位置产生上钩位信号或解钩位信号，并发送至处理器；
23.处理器用于根据传感器发送的信号确定投水舱门位置状态是否正常，当投水舱门位置状态不正常时，向舱门收放作动器发送舱门收起指令，以驱动舱门收放作动器收起舱门。
24.其中，处理器具体用于：
25.当依次接收到传感器发送的上钩位信号、解钩位信号、关闭位信号和舱门打开位信号时，或者，当依次接收到传感器发送的舱门打开位信号、关闭位信号、解钩位信号和上钩位信号时，确定投水舱门位置状态正常。
26.本发明提供的一种投水舱门机构，包括机构过中心单元、锁钩过中心单元、装配定位与补偿单元、机械限位单元和助力单元，通过锁钩过中心单元、装配定位与补偿单元、机械限位单元、助力单元使舱门维持在锁闭安全状态，相较于现有技术，能够实现舱门恢复到完全锁闭状态，具有结构形式简易、重量轻、普通机加件设计、工艺装配难度低、维护性强、强度刚度性能好、控制原理简单及安全性高的特点。
附图说明
27.图1为本技术实施例提供的一种投水舱门机构外部示意图；
28.图2为本技术实施例提供的一种投水舱门机构分解示意图；
29.图3为本技术实施例提供的传感器和靶标安装示意图。
30.附图标记说明：
31.1-机构过中心单元、2-锁钩过中心单元、3-装配定位与补偿单元、4-机械限位单元、5-助力单元、11-摇臂、12-连杆、13-锁钩、14-锁柱、15-锁钩座、16-锁环座、17-齿形板、18-摇臂、19-转轴、20-承力钉、21-限位支座、22-拉簧、23-弹簧座、24-第一轴座、25-第二轴座、26-传感器、27-靶标、28-传感器支座、29-靶标支座。
具体实施方式
32.下面通过具体的实施方式和附图对本技术作进一步详细说明。
33.本发明提供一种投水舱门机构，如图1和图2所示，该投水舱门机构包括：机构过中心单元1、锁钩过中心单元2、装配定位与补偿单元3、机械限位单元4和助力单元5，
34.锁钩过中心单元2与装配定位与补偿单元3连接，机构过中心单元1与锁钩过中心单元2连接，机械限位单元4与机构过中心单元1连接，助力单元5与机械限位单元4连接。
35.其中，机构过中心单元1包括：摇臂11和连杆12，摇臂11的一端与转轴19固连，另一端与连杆12的一端铰接，连杆12的另外一端与锁钩13上部双耳孔铰接。
36.请参见图2，摇臂11和连杆12的连接点为过中心位置，摇臂11与连杆12之间在锁闭位置时形成过转角度，即两个零件之间的运动交点超过零件远端交点连线，以确保机构受载以后会产生解钩的内力。
37.锁钩过中心单元2包括：锁钩13和锁柱14，锁钩13通过螺栓组转轴与锁钩座15上双耳连接，形成转动配合，锁钩13上部双耳孔与连杆12上的杆端耳片铰接，锁钩13的钩子内弧区与锁柱14外圆柱体之间形成接触配合。
38.锁钩13与锁柱14之间形成过中心接触配合，即锁钩13内弧区与锁柱14的接触点产生的集中力相对于锁钩13与锁钩座15转动中心产生上钩的转矩，保证舱门维持在锁闭安全状态。
39.装配定位与补偿3单元包括：锁钩座15、锁环座16和齿形板17，锁钩13和锁钩座15上分别开有同尺寸规格的装配定位孔，锁环座16与齿形板17之间的配合面均开有横竖两个方向的齿形，锁柱14与锁环座16形成偏心转动调节配合。
40.先将锁钩座15装配到机体结构上，再使用螺栓组将锁钩13连接到锁钩座15耳片孔上，最后通过两个零件定位孔确定初始位置状态，以保证锁钩13的初始安装位置和载荷传递方向。
41.齿形板17通过螺栓组固连到舱门上，锁环座16上开有大孔，两个零件之间形成齿形啮合以保证锁环座16能够在底板平面内运动，同时能够实现锁环座16与锁钩13上配合内弧区的尺寸微调，保证舱门维持在锁闭安全状态，提高锁环座16的装配补偿能力。
42.锁柱14与锁环座16之间为可调配合关系，锁柱14上的柱体设有偏心结构，装配时通过旋转锁柱14的角度来实现锁柱14在锁钩13内弧区配合位置的尺寸微调，实现锁钩13的上钩转矩效果，保证舱门维持在锁闭安全状态。
43.机械限位单元4包括：摇臂18、转轴19、承力钉20和限位支座21，限位摇臂18与转轴19固连，限位摇臂18上的两个耳片分别装有对应的承力钉20，通过螺纹结构调整承力钉20的伸出量，实现极限位置时与限位支座21的接触调整。
44.本发明中，通过调整承力钉20在限位摇臂18上的伸出量，实现对投水舱门机构打
开位和关闭位的调整，进一步保证机构过中心单元1、锁钩过中心单元2的设计和装配特征要求，使舱门维持在锁闭安全状态。
45.助力单元5包括拉簧22、弹簧座23、第一轴座24和第二轴座25，拉簧22上端钩住弹簧座23沟槽，下端钩住限位摇臂18沟槽，通过与转轴19的轴线与承力钉20的空间位置布置，使拉簧22始终处于拉伸状态。
46.拉簧22的拉力作用在限位摇臂18、弹簧座23上，使转轴19始终具有绕第一轴座24、第二轴座25回转的力矩，进一步保证机构过中心单元1、锁钩过中心单元2的设计和装配特征要求，使舱门维持在锁闭安全状态。
47.现有的用于投水灭火任务的舱门，无法实现舱门打开后自动恢复到完全锁闭状态，所以也无法解决飞机水面滑行或着水时因投水舱门打开而导致安全性问题，本发明中通过投水舱门机构可确保投水舱门维持在关闭位置，避免飞机水面滑行或着水时因投水舱门打开而导致安全性问题。
48.在另一种可实现方式中，投水舱门机构还包括舱门位置监控单元，舱门位置监控单元包括处理器、传感器、靶标和舱门收放作动器，处理器分别与传感器和舱门收放作动器电连接，传感器位于机体的加强框上，靶标有2个，分别位于舱门围框和锁钩13上，靶标可通过螺栓等紧固件固定在舱门围框和锁钩13上。
49.传感器用于根据舱门围框上靶标的位置产生舱门关闭位信号或舱门打开位信号，并发送至处理器；
50.传感器还用于根据锁钩13上靶标的位置产生上钩位信号或解钩位信号，并发送至处理器；
51.处理器用于根据传感器发送的信号确定投水舱门位置状态是否正常，当投水舱门位置状态不正常时，向舱门收放作动器发送舱门收起指令，以驱动舱门收放作动器收起舱门，这样一来，可确保投水舱门维持在关闭位置，避免飞机水面滑行或着水时因投水舱门打开而导致安全性问题。
52.具体地，当处理器依次接收到传感器发送的上钩位信号、解钩位信号、关闭位信号和舱门打开位信号时，或者，当处理器依次接收到传感器发送的舱门打开位信号、关闭位信号、解钩位信号和上钩位信号时，处理器确定投水舱门位置状态正常。
53.当锁钩13出现结构损伤导致运动功能异常时，锁钩13无法正确维持在上钩位、解钩位，舱门也无法正确维持在关闭位、打开位，这样导致上钩位信号、解钩位信号、关闭位信号和舱门打开位信号这几个信号的逻辑顺序出现异常，在本发明中，处理器在检测到这几个信号的逻辑顺序出现异常时，确定投水舱门位置状态不正常，并驱动舱门收放作动器收起舱门，确保投水舱门维持在关闭位置，避免飞机水面滑行或着水时因投水舱门打开而导致安全性问题。
54.进一步地，在本发明中，传感器和靶标可以通过支座固定在飞机上，如图3所示，传感器26可通过传感器支座28固定在机体的加强框上。
55.靶标27可通过靶标支座29固定在舱门围框和锁钩13(如图2所示)上。
56.另外，传感器和靶标可以设置多组，避免因单点故障或破损而丧失对所有位置状态信号监控功能，提高系统安全性。
57.本发明提供的一种基于冗余安全考虑的投水舱门机构，使舱门维持在锁闭安全状
态，避免飞机水面滑行或着水时因投水舱门打开而导致安全性问题，具有结构形式简易、重量轻、普通机加件设计、工艺装配难度低、维护性强、强度刚度性能好、控制原理简单及安全性高的特点。
58.以上仅表达了本技术的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。