用于临近空间飞艇的连杆双余度阀门装置的制作方法

本发明涉及浮空飞行器机载硬件技术领域，特别是涉及一种用于临近空间飞艇的连杆双余度阀门装置。

背景技术：

临近空间飞艇依靠静浮力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，例如单独采用蜗轮蜗杆传动机构的阀门，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，无法继续做出有效的控制以保证平流层飞艇的安全飞行，因而安全系数不高。

技术实现要素：

本发明的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种用于临近空间飞艇的连杆双余度阀门装置，包括第一阀门系统、第二阀门系统以及阀门机座，所述第一阀门系统和所述第二阀门系统对称地安装在所述阀门机座的两侧，所述第一阀门系统和所述第二阀门系统分别包括阀盖、电机、传动机构以及连杆机构，所述电机通过电机支座与所述阀门机座固定连接，所述电机的输出轴与所述传动机构的输入轴连接，所述传动机构的输出轴通过连杆机构与所述阀盖连接，所述电机能够驱动所述传动机构从而带动所述连杆机构运动，进而带动所述阀盖移动，实现所述阀盖的开启或关闭。

进一步地，所述传动机构为蜗轮蜗杆减速器。

进一步地，所述连杆机构为多连杆机构，包括第一连杆、连杆支架以及第二连杆，所述第一连杆与所述第二连杆通过所述连杆支架连接，所述第一连杆的一端通过所述连杆支架与所述阀盖连接，所述第一连杆的另一端通过机座支架与所述阀门机座连接，所述第二连杆的一端与所述传动机构的输出轴连接，所述第二连杆的另一端与所述连杆支架连接。

进一步地，所述阀盖包括阀盖支撑件，所述阀盖支撑件套在所述连杆支架上，从而将所述第一连杆的所述一端与所述阀盖连接。

进一步地，所述连杆支架为由第一方形架和第二方形架组合在一起的连杆架。

进一步地，所述第一连杆的所述另一端通过销轴与所述机座支架连接。

进一步地，所述第一阀门系统和所述第二阀门系统的结构相同。

进一步地，设置有多个所述第一连杆。

进一步地，所述阀盖上设有与所述阀门机座的开口相配合的改性硅胶密封圈。

进一步地，所述蜗轮蜗杆减速器的输出端与旋变元件连接，所述旋变元件用于测量所述蜗轮蜗杆减速器的旋转角度，进而监测所述阀盖的开启高度。

本发明的优点如下：

本发明采用蜗轮蜗杆传动机构以及多连杆机构改善了阀门的漏气缺陷，并采用双余度设计，利用两个阀盖相互配合对平流层飞艇进行控制，极大地提高了飞艇阀门装置的可靠性和适应性。

附图说明

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。

图1为本发明实施例提供的用于临近空间飞艇的连杆双余度阀门装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于临近空间飞艇的连杆双余度阀门装置的开启状态示意图；

图3为本发明实施例提供的用于临近空间飞艇的连杆双余度阀门装置的闭合状态示意图；

图中附图标记如下：

100-第一阀门系统 200-第二阀门系统

300-阀门机座 1-阀盖

11-阀盖支撑 2-电机

21-电机支座 3-蜗轮蜗杆减速器

41-第一连杆 42-连杆支架

421-第一方形架 422-第二方形架

43-第二连杆 5-销轴

6-机座支架

具体实施方式

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。

图1至图3示出了根据本发明的实施方式提供的用于临近空间飞艇的连杆双余度阀门装置结构示意图。如图1所示，本装置包括第一阀门系统100、第二阀门系统200以及阀门机座300，第一阀门系统100和第二阀门系统200均安装在阀门机座300上并且相对设置，阀门机座300提供对各功能部件的支撑，并将相关载荷传递到临近空间飞艇的囊体。第一阀门系统100和第二阀门系统200的结构相同，以第一阀门系统100为例详细说明。

第一阀门系统100包括阀盖1、电机2、传动机构以及连杆机构，传动机构为蜗轮蜗杆减速器3，电机2通过电机支座21与阀门机座300固定连接，电机2的输出轴与蜗轮蜗杆减速器3的输入轴连接，蜗轮蜗杆减速器3的输出轴通过连杆机构与阀盖1连接，电机2能够驱动蜗轮蜗杆减速器3从而带动连杆机构运动，进而带动阀盖1移动，实现阀盖1的开启或关闭。

阀盖1是圆盘形件，阀盖1与阀门机座300的开口大小相匹配，阀盖1上设有阀盖支撑11，方便阀盖1与连杆机构连接。

连杆机构为多连杆机构，包括第一连杆41、连杆支架42以及第二连杆43，第一连杆41和第二连杆43通过连杆支架42连接。

连杆支架42为由第一方形架421和第二方形架422组合在一起的连杆架，第一方形架421和第二方形架422的连接方式可以采用螺栓连接也可以采用焊接，本发明不具体限定。优选实施中，将第一方形架421和第二方形架422焊接在一起，可以保证连杆支架42整体的稳定性。

第一连杆41的一端通过第一方形架421与阀盖1连接，第一连杆41的另一端通过机座支架6与阀门机座300连接，机座支架6固定安装在阀门机座300上。

具体实施中，第一方形架421的安装轴穿过阀盖支撑11的安装孔，并将第一连杆41套在第一方形架421的安装轴上，从而将阀盖1与第一连杆41、第一方形架421装配在一起。第一连杆41的另一端卡入机座支架6的卡槽中，并通过销轴5将第一连杆41的另一端与机座支架6固定连接。

第二连杆43的一端与蜗轮蜗杆减速器3的输出轴连接，第二连杆43的另一端套在第二方形架422的安装轴上。

为保证连杆支架42平稳的移动，设置有多个第一连杆41，相应的，阀盖支撑11和机座支架6也设置有多个。优选实施中，设置有四个第一连杆41、四个阀盖支撑11以及四个机座支架6，四个阀盖支撑11对称地安装在阀盖11的四周。

第二连杆43至少设置一个，本实施例中，设置有2个第二连杆43，并将其平行的安装在蜗轮蜗杆减速器3的前、后两端。

另一实施方式中，可以仅设置1个第二连杆43，第二连杆43的一端套在第二方形架422的安装轴上，第二连杆43的另一端与蜗轮蜗杆减速器3通过销轴连接。

电机2转动时，带动蜗轮蜗杆减速器3的蜗杆转动，蜗杆和蜗轮之间齿传动，将蜗杆的转矩传递到蜗轮上，再通过蜗轮蜗杆减速器3的输出轴依次传递给用销轴连接的第二连杆43、连杆支架42以及第一连杆41，使得连杆机构运动，从而带动阀盖1移动。

此外，蜗轮蜗杆减速器3的输出轴与旋变元件(未示出)连接，旋变元件用于测量蜗轮蜗杆减速器3的旋转角度，进而监测阀盖1的开启高度。

阀门机座300的开口与阀盖1之间设有相配合的密封圈(未示出)，用于改善阀盖1与阀门机座300之间的配合密封效果。

该密封圈的材料为航空铝合金或改性硅橡胶，优选实施中，采用改性硅橡胶圈，利用其弹性变形充满空间可以阻止气体在接触面处通过，从而实现密封。

另外，阀盖1上设有应急切割装置(未示出)，用于实现故障时的快速分离操纵。

另外，在蜗轮蜗杆减速器3输出轴的末端装有压杆(未示出)，开启关闭阀盖1时可触发微动开关(未示出)。当压杆压下时，能够带动微动开关触点使开关闭合。采用微动开关可以实时反馈调节装置的状态，增强阀门装置的可靠性。

本发明的工作原理如下：

本装置具有一套与之相配合的控制系统，当阀盖1处于如图3所示正常闭合状态时，压杆紧压微动开关使其闭合，发出关到位反馈信号。

当需要打开阀盖1时，机载电源提供电信号驱动电机2转动，第二连杆43将电机2通过蜗轮蜗杆减速器3传递来的扭矩转变为方形连杆支架42的直线平动，再通过第一连杆41将阀盖1打开。当阀盖1开启到一定位置，阀盖1上的压杆压紧微动开关，微动开关反馈到位信号，控制系统接收到位信号后，停止对电机2供电，阀门停止在如图2所示的开启状态。

阀盖1的闭合与开启类似，当阀盖1动作到关紧位置时，靠蜗轮蜗杆减速器3以及连杆机构提供的压紧力与飞艇内外压差提供的压力将密封圈(未示出)压紧在阀门机座300上，保证阀盖1的气密性。

此外，控制系统通过接受旋变元件(未示出)发出的信号，可以精确地感知阀盖1的位置信息，达到精确控制的目的。

本装置采用蜗轮蜗杆减速器3作为传动机构，并采用多连杆机构，较大改善了传统设计中阀盖1在闭合状态下的漏气缺陷。此外，采用两套阀门系统的双余度设计，利用两个阀盖相互配合对平流层飞艇进行控制，极大地提高了飞艇阀门装置的可靠性和适应性。

需要指出的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

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。