CN106347627B - 一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置 - Google Patents

一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，具有设置在舱门蒙皮开口上的盖板，盖板上设有摇臂，摇臂的前端设有与之配合的限位组件；摇臂的后端固接在转轴组件上，转轴组件安装在支撑耳片Ⅰ和支撑耳片Ⅱ上；舱门蒙皮开口周边的一边缘设有旋转轴，转轴组件的两端分别设有摇臂耳片Ⅰ和摇臂耳片Ⅱ，摇臂耳片Ⅰ和摇臂耳片Ⅱ的一端分别铰接在转轴组件的两端，摇臂耳片Ⅰ和摇臂耳片Ⅱ的另一端分别铰接在旋转轴的两端；摇臂的后端还设有一驱动拉杆，驱动拉杆的一端与摇臂的后端部连接，驱动拉杆的另一端延伸至凸轮驱动部；该装置实现舱门不完全关闭的情况下物理泄压，同时在飞行中实现空中锁定，为民用飞机提供一种低成本，高可靠性的解决方案。

Description

一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置
技术领域
本发明涉及民用飞机设计领域，具体涉及一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置。
背景技术
民航历史上已发生过多起因舱门未完全关闭而导致的空中打开事故，2007年12月12日，华航一架波音747-400客机从台北飞往美国洛杉矶，一个舱门竟在3000多米高空松开，造成客机泄压，所幸机长紧急折返机场平安降落。2008年8月26日，一架波音737客机在执行比什凯克至德黑兰梅赫拉巴德国际机场的航线时在吉尔吉斯斯坦境内坠毁，导致65人遇难，该事故为舱门未完全关闭造成机舱失压。
近来，各适航当局均一致性地提高了对舱门安全性的要求。纷纷规定任何一个危害门在没有完全关闭，上闩和锁定的状态下，必须有装置防止将压力增加到对舱门的不安全的水平，并且必须设计成在发生任何单个失效之后，或者在发生未表明是极不可能的失效组合之后仍然具有功能。
一些设计方案采用物理指示牌或传感器等手段来监测舱门的开启关闭状态，但可靠性不高，均存在被干扰而误指示的现象。某著名飞机制造商通过设计高可靠性的环控系统来控制座舱压力水平，取得较好的成效，但是成本高昂。此外，民用飞机在飞行中需要防止舱门被人为打开，采用电子锁的方式成本高昂，且可靠性不高。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，采用机械手段实现舱门不完全关闭的情况下物理泄压，同时在飞行中实现空中锁定，为民用飞机提供一种低成本，高可靠性的解决方案。
本发明采用的技术方案为：
一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，具有设置在舱门蒙皮开口1上的盖板3，所述盖板3上设有摇臂13，所述摇臂13的前端设有与之配合的限位组件14，所述限位组件14固设在盖板3内侧壁上；所述摇臂13的后端固接在转轴组件7上，所述转轴组件7安装在支撑耳片Ⅰ16和支撑耳片Ⅱ17上，所述支撑耳片Ⅰ16和支撑耳片Ⅱ17固接在盖板3的内侧壁上；所述舱门蒙皮开口1周边的一边缘设有旋转轴18，转轴组件7的两端分别设有摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ，摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ的一端分别铰接在转轴组件7的两端，摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ的另一端分别铰接在旋转轴18的两端；摇臂13的后端还设有一驱动拉杆5，所述驱动拉杆5的一端与摇臂13的后端部连接，驱动拉杆5的另一端延伸至凸轮驱动部；在凸轮驱动部的作用下，所述驱动拉杆5的一端拉动摇臂13后端，使摇臂13以转轴组件7为轴心，以旋转轴18为支点，并在限位组件14的限制下使盖板3从舱门蒙皮开口1上打开；相反，在凸轮驱动部的作用下，所述驱动拉杆5的一端推动摇臂13后端，使摇臂13以转轴组件7为轴心，以旋转轴18为支点，并在限位组件14的限制下使盖板3盖在舱门蒙皮开口1上。
所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，所述盖板3的设计尺寸是利用伯努利方程和气体连续性方程计算得出，具体如下：
根据伯努利方程：P0+ΔPallowable＝P0+0.5ρV2 (Ⅰ)，
其中：P0为座舱外部大气压；ΔPallowable为座舱许用压差；ρ为空气密度；V为通风口流速；
根据气体连续性方程：CρVS＝q (Ⅱ)，
其中：C为流量系数；q为座舱供气量；S为盖板3面积；
由(Ⅰ)和(Ⅱ)式可得，S盖板面积为
所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，所述限位组件14包括固定在盖板3内侧壁上的固定耳片Ⅰ22和固定耳片Ⅱ23，以及位于固定耳片Ⅰ和固定耳片Ⅱ之间并安装在固定耳片Ⅰ和固定耳片Ⅱ耳片孔上的销钉；所述摇臂13前端位于销钉和盖板之间。
所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，所述转轴组件7包括转轴、套设在转轴上的轴套；所述转轴安装在支撑耳片Ⅰ16和支撑耳片Ⅱ17的耳片孔上，所述摇臂13的后端固接在轴套的中部；所述摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ分别设置在轴套的两端。
所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，所述摇臂13、轴套、摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ为一体式机加结构；所述摇臂13的后端设有双凸耳片20，通过销轴作用于驱动拉杆5的一端和双凸耳片20的耳片孔，将驱动拉杆5的一端与双凸耳片20连接。
所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，所述舱门蒙皮开口1的周边设有加强带板2，所述旋转轴18设置在加强带板2上。
所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，所述盖板3上设有密封条4，所述密封条4位于盖板3和加强带板2之间；所述盖板3的内侧壁上还设有拉簧6，所述拉簧6的一端固接在盖板3的内侧壁上，拉簧6的另一端固接在与旋转轴18同侧的舱门蒙皮开口1周边的机体上。
所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，所述凸轮驱动部包括手柄轴9，设置在手柄轴9上的凸轮8，设置在凸轮8和驱动拉杆5之间并用于连接凸轮8和驱动拉杆5的连杆组件15；所述凸轮8上具有凸轮槽21，凸轮槽21内设有与连杆组件15连接的滚轮10；所述手柄轴9带动凸轮8一起旋转，所述滚轮10在凸轮槽21内运动。
所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，当舱门在关闭的时候，所述滚轮10在凸轮槽21的最底部；当舱门正常打开的时候，滚轮10沿着凸轮槽21的内槽壁12运动，直至打开舱门；当飞机在飞行过程中，舱门在人为无意搬动手柄轴9时，滚轮10则在凸轮槽21的外槽壁11运动，在临近凸轮槽21的转角处实现钩锁效应，达到锁定手柄轴9的目的，使舱门不会被打开。
本发明具有以下有益效果：本发明利用伯努利方程和气体连续性方程计算确定通风口面板设计尺寸。舱门蒙皮上设置有开口，提供足够泄压的通风口尺寸，在蒙皮开口周边设置加强带板，提高开口区局部强度。通风口盖板周边布置密封条，压在盖板和带板之间，提供舱门完全关闭之后的气密环境。通风口盖板靠驱动拉杆加拉簧的驱动绕旋转轴打开，该驱动方式具有破损安全特性；采用凸轮机构进行控制驱动，控制凸轮位于手柄轴上，实现直接控制。采用拉簧，具有使通风口盖板打开的趋势，当座舱压力小于设计值时(适航标准为0.5psi)，拉簧即可驱动通风口盖板打开。门在关闭的时候，滚轮在凸轮最下方，手柄轴带动凸轮一起旋转，滚轮则在凸轮槽内运动。滚轮只能靠着凸轮槽的一侧滚动，在门正常操作时候，沿着内侧壁运动，操作者可顺利打开舱门。在飞行过程中，人为无意搬动手柄时，滚轮会在外侧壁运动，在临近转角处实现钩锁效应，达到锁定手柄轴的目的，舱门因此也不会被打开。本发明通过结合通风口装置的特点实现空中锁定，大幅节约生产制造成本。
附图说明
图1为一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置的结构示意图。
图2为图1所示通风口装置的局部示意图。
图3为图1所示盖板内侧壁的部分结构示意图。
图4为舱门的结构示意图。
图5为图1所示图1所示盖板的装配图。
图6为图1所示凸轮驱动部的结构示意图。
图7为图1所示连杆组件的结构示意图。
其中1-蒙皮开口，2-加强带板，3-盖板，4-密封条，5-驱动拉杆，6-拉簧，7-转轴组件，8-凸轮，9-手柄轴，10-滚轮，11-外槽壁，12-内槽壁，13-摇臂，14-限位组件，15-连杆组件，16-支撑耳片Ⅰ，17-支撑耳片Ⅱ，18-旋转轴，19-摇臂耳片Ⅰ，20-双凸耳片，21-凸轮槽，22-固定耳片Ⅰ，23-固定耳片Ⅱ，24-连杆Ⅰ，25-连接轴，26-连杆Ⅱ。
具体实施方式
如图1-7所示一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，具有设置在舱门蒙皮开口1上的盖板3，所述盖板3上设有摇臂13，所述摇臂13的前端设有与之配合的限位组件14，所述限位组件14固设在盖板3内侧壁上；舱门蒙皮上设置有开口1，提供足够泄压的通风口尺寸。所述限位组件14包括固定在盖板3内侧壁上的固定耳片Ⅰ22和固定耳片Ⅱ23，以及位于固定耳片Ⅰ和固定耳片Ⅱ之间并安装在固定耳片Ⅰ和固定耳片Ⅱ耳片孔上的销钉；所述摇臂13前端位于销钉和盖板之间。
所述摇臂13的后端固接在转轴组件7上，所述转轴组件7安装在支撑耳片Ⅰ16和支撑耳片Ⅱ17上，所述支撑耳片Ⅰ16和支撑耳片Ⅱ17固接在盖板3的内侧壁上；所述舱门蒙皮开口1周边的一边缘设有旋转轴18，转轴组件7的两端分别设有摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ，摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ的一端分别铰接在转轴组件7的两端，摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ的另一端分别铰接在旋转轴18的两端；摇臂13的后端还设有一驱动拉杆5，所述驱动拉杆5的一端与摇臂13的后端部连接，驱动拉杆5的另一端延伸至凸轮驱动部；在凸轮驱动部的作用下，所述驱动拉杆5的一端拉动摇臂13后端，使摇臂13以转轴组件7为轴心，以旋转轴18为支点，并在限位组件14的限制下使盖板3从舱门蒙皮开口1上打开；相反，在凸轮驱动部的作用下，所述驱动拉杆5的一端推动摇臂13后端，使摇臂13以转轴组件7为轴心，以旋转轴18为支点，并在限位组件14的限制下使盖板3盖在舱门蒙皮开口1上。所述转轴组件7包括转轴、套设在转轴上的轴套；所述转轴安装在支撑耳片Ⅰ16和支撑耳片Ⅱ17的耳片孔上，所述摇臂13的后端固接在轴套的中部；所述摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ分别设置在轴套的两端。所述摇臂13、轴套、摇臂耳片Ⅰ19和摇臂耳片Ⅱ为一体式机加结构；所述摇臂13的后端设有双凸耳片20，通过销轴作用于驱动拉杆5的一端和双凸耳片20的耳片孔，将驱动拉杆5的一端与双凸耳片20连接。
如图2所示舱门蒙皮开口1的周边设有加强带板2，以提高开口区局部强度。所述旋转轴18设置在加强带板2上。如图5所示盖板3的周边设有密封条4，所述密封条4位于盖板3和加强带板2之间；为舱门完全关闭之后，提供气密环境。
如图1-2所示盖板3的内侧壁上还设有拉簧6，所述拉簧6的一端固接在盖板3的内侧壁上，拉簧6的另一端固接在与旋转轴18同侧的舱门蒙皮开口1周边的机体上。具有使通风口盖板3打开的趋势，当座舱压力小于设计值时(适航标准为0.5psi)，拉簧6即可驱动通风口盖板3打开。
上述盖板3的设计尺寸是利用伯努利方程和气体连续性方程计算得出，具体如下：
根据伯努利方程：P0+ΔPallowable＝P0+0.5ρV2 (Ⅰ)，
其中：P0为座舱外部大气压；ΔPallowable为座舱许用压差；ρ为空气密度；V为通风口流速；
根据气体连续性方程：CρVS＝q (Ⅱ)，
其中：C为流量系数；q为座舱供气量；S为盖板3面积；
由(Ⅰ)和(Ⅱ)式可得，S盖板面积为
如图6-7所示凸轮驱动部包括手柄轴9，设置在手柄轴9上的凸轮8，设置在凸轮8和驱动拉杆5之间并用于连接凸轮8和驱动拉杆5的连杆组件15；所述凸轮8上具有凸轮槽21，凸轮槽21内设有与连杆组件15连接的滚轮10；所述手柄轴9带动凸轮8一起旋转，所述滚轮10在凸轮槽21内运动。当舱门在关闭的时候，所述滚轮10在凸轮槽21的最底部；当舱门正常打开的时候，滚轮10沿着凸轮槽21的内槽壁12运动，直至打开舱门；当飞机在飞行过程中，舱门在人为无意搬动手柄轴9时，滚轮10则在凸轮槽21的外槽壁11运动，在临近凸轮槽21的转角处实现钩锁效应，达到锁定手柄轴9的目的，使舱门不会被打开。
如图6-7所示，连杆组件15包括连杆Ⅰ24，连接轴25和连杆Ⅱ，连杆Ⅰ24的一端与驱动拉杆5连接，连杆Ⅰ24的另一端与连接轴25的一端连接；连杆Ⅱ26的一端与滚轮10连接，连杆Ⅱ26的另一端与连接轴25的另一端连接。

Claims (9)

1.一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，其特征在于，具有设置在舱门蒙皮开口(1)上的盖板(3)，所述盖板(3)上设有摇臂(13)，所述摇臂(13)的前端设有与之配合的限位组件(14)，所述限位组件(14)固设在盖板(3)内侧壁上；所述摇臂(13)的后端固接在转轴组件(7)上，所述转轴组件(7)安装在支撑耳片Ⅰ(16)和支撑耳片Ⅱ(17)上，所述支撑耳片Ⅰ(16)和支撑耳片Ⅱ(17)固接在盖板(3)的内侧壁上；所述舱门蒙皮开口(1)周边的一边缘设有旋转轴(18)，转轴组件(7)的两端分别设有摇臂耳片Ⅰ(19)和摇臂耳片Ⅱ，摇臂耳片Ⅰ(19)和摇臂耳片Ⅱ的一端分别铰接在转轴组件(7)的两端，摇臂耳片Ⅰ(19)和摇臂耳片Ⅱ的另一端分别铰接在旋转轴(18)的两端；摇臂(13)的后端还设有一驱动拉杆(5)，所述驱动拉杆(5)的一端与摇臂(13)的后端部连接，驱动拉杆(5)的另一端延伸至凸轮驱动部；在凸轮驱动部的作用下，所述驱动拉杆(5)的一端拉动摇臂(13)后端，使摇臂(13)以转轴组件(7)为轴心，以旋转轴(18)为支点，并在限位组件(14)的限制下使盖板(3)从舱门蒙皮开口(1)上打开；相反，在凸轮驱动部的作用下，所述驱动拉杆(5)的一端推动摇臂(13)后端，使摇臂(13)以转轴组件(7)为轴心，以旋转轴(18)为支点，并在限位组件(14)的限制下使盖板(3)盖在舱门蒙皮开口(1)上。
2.如权利要求1所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，其特征在于，所述盖板(3)的设计尺寸是利用伯努利方程和气体连续性方程计算得出，具体如下：
根据伯努利方程：P0+ΔPallowable＝P0+0.5ρV2 (Ⅰ)，
其中：P0为座舱外部大气压；ΔPallowable为座舱许用压差；ρ为空气密度；V为通风口流速；
根据气体连续性方程：CρVS＝q (Ⅱ)，
其中：C为流量系数；q为座舱供气量；S为盖板(3)面积；
由(Ⅰ)和(Ⅱ)式可得，S盖板面积为
3.如权利要求1所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，其特征在于，所述限位组件(14)包括固定在盖板(3)内侧壁上的固定耳片Ⅰ(22)和固定耳片Ⅱ(23)，以及位于固定耳片Ⅰ(22)和固定耳片Ⅱ(23)之间并安装在固定耳片Ⅰ(22)和固定耳片Ⅱ(23)耳片孔上的销钉；所述摇臂(13)前端位于销钉和盖板之间。
4.如权利要求1所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，其特征在于，所述转轴组件(7)包括转轴、套设在转轴上的轴套；所述转轴安装在支撑耳片Ⅰ(16)和支撑耳片Ⅱ(17)的耳片孔上，所述摇臂(13)的后端固接在轴套的中部；所述摇臂耳片Ⅰ(19)和摇臂耳片Ⅱ分别设置在轴套的两端。
5.如权利要求4所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，其特征在于，所述摇臂(13)、轴套、摇臂耳片Ⅰ(19)和摇臂耳片Ⅱ为一体式机加结构；所述摇臂(13)的后端设有双凸耳片(20)，通过销轴作用于驱动拉杆(5)的一端和双凸耳片(20)的耳片孔，将驱动拉杆(5)的一端与双凸耳片(20)连接。
6.如权利要求1所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，其特征在于，所述舱门蒙皮开口(1)的周边设有加强带板(2)，所述旋转轴(18)设置在加强带板(2)上。
7.如权利要求6所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，其特征在于，所述盖板(3)上设有密封条(4)，所述密封条(4)位于盖板(3)和加强带板(2)之间；所述盖板(3)的内侧壁上还设有拉簧(6)，所述拉簧(6)的一端固接在盖板(3)的内侧壁上，拉簧(6)的另一端固接在与旋转轴(18)同侧的舱门蒙皮开口(1)周边的机体上。
8.如权利要求1所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，其特征在于，所述凸轮驱动部包括手柄轴(9)，设置在手柄轴(9)上的凸轮(8)，设置在凸轮(8)和驱动拉杆(5)之间并用于连接凸轮(8)和驱动拉杆(5)的连杆组件(15)；所述凸轮(8)上具有凸轮槽(21)，凸轮槽(21)内设有与连杆组件(15)连接的滚轮(10)；所述手柄轴(9)带动凸轮(8)一起旋转，所述滚轮(10)在凸轮槽(21)内运动。
9.如权利要求8所述的一种采用凸轮控制的多功能舱门通风口装置，其特征在于，当舱门在关闭的时候，所述滚轮(10)在凸轮槽(21)的最底部；当舱门正常打开的时候，滚轮(10)沿着凸轮槽(21)的内槽壁(12)运动，直至打开舱门；当飞机在飞行过程中，舱门在人为无意搬动手柄轴(9)时，滚轮(10)则在凸轮槽(21)的外槽壁(11)运动，在临近凸轮槽(21)的转角处实现钩锁效应，达到锁定手柄轴(9)的目的，使舱门不会被打开。
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