CN106677113A - 机场洒布车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机场洒布车，包括汽车底盘、机架、液罐、液路控制系统和喷洒装置，所述喷洒装置包括伸缩液压缸、伸缩臂和喷嘴，所述伸缩液压缸一端与机架相连接，另一端与伸缩臂相连接，所述喷嘴设置在伸缩臂下端，其特征在于设有变量柱塞泵、水泵驱动马达、除冰泵驱动马达、液体泵和液罐，使得除冰液和水的喷洒或除冰液的浓度调节功能于一身，实现了一机多用，具有结构新颖、操作方便、一机多用、使用率高、喷洒浓度和宽度可调等优点。

Description

机场洒布车

技术领域

本发明涉及一种航空地面设施领域，特别是一种机场洒布车。

背景技术

目前，在冬季，机场跑道、滑行道、停机坪的路面由于积雪、结冰，使摩擦系数减小，而且，积雪覆盖飞机起降标记、路面路标等，严重威胁飞机正常的滑行和起降，延误航班，因此，通常采用除冰液洒布车进行机场道面除冰、防冰。其包括汽车底盘、机架、液罐、液路控制系统、车载液压缸、主折叠臂、臂载液压缸、副折叠臂和喷嘴，所述汽车底盘上设有液罐、喷洒装置和泵房安装孔，汽车底盘两侧分别设有机架，所述车载液压缸一端与机架相连接，另一端与主折叠臂相连接，所述臂载液压缸一端与主折叠臂相连接，另一端与臂载液压缸相连接，所述主折叠臂和臂载折叠臂下端设有喷嘴，所述车载液压缸、臂载液压缸分别经液压控制系统控制，这种结构的实质性不足：一是车辆功能单一，只能喷洒一种介质的液体，导致适用范围小，使用率不高；二是洒布车喷洒除冰液进行防冰和除冰都是一种非常有效的方式，但要求喷洒的除冰液流量要稳定，喷洒均匀，因为任何一块极其微小的道面没有喷洒到或者喷洒量不够而结冰，都可能对飞机的起、降造成安全隐患，同时由于除冰液价格比较昂贵，对除冰液的喷洒提出了新的要求，既要满足防冰、除冰要求，又要尽量节省、控制成本。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、操作方便、一机多用、使用率高、节约能源、喷洒浓度和宽度可调的机场洒布车。

本发明解决技术问题的技术方案是：

一种机场洒布车，包括汽车底盘、喷洒装置、液罐、泵房和液路控制系统，所述喷洒装置包括伸缩液压缸、伸缩臂和喷嘴，所述伸缩液压缸一端与机架相连接，另一端与伸缩臂相连接，所述喷嘴设置在伸缩臂下端，其特征在于设有变量柱塞泵、水泵驱动马达、除冰泵驱动马达和水泵，所述液路控制系统采用PLC控制系统，所述PLC控制系统控制变量柱塞泵，所述变量柱塞泵分别驱动水泵驱动马达和除冰泵驱动马达，所述水泵驱动马达驱动水泵，所述水泵将液罐中的水经输出至喷洒管路，并由喷洒管路上均布设有的喷嘴喷出，所述除冰液驱动马达驱动除冰泵，所述除冰泵将液罐中的除冰液输出至喷洒管路，并由喷洒管路上设有的喷嘴喷出，喷洒管路上设有水路压力控制阀、水路流量控制阀和水路溢流阀，所述喷洒管路上设有液路压力控制阀、液路流量控制阀和液路溢流阀，所述水路压力控制阀、水路流量控制阀和水路溢流阀以及液路压力控制阀、液路流量控制阀和液路溢流阀分别与PLC控制系统相连接，以利于当水路压力控制阀或液路压力控制阀感应到管路或除冰液管路中的压力高于调定值时，水路溢流阀或液路溢流阀打开，水或除冰液回流，并通过水路流量控制阀和液路流量控制阀检测水泵和除冰泵的实际输出流量并上传至PLC控制系统，PLC控制系统根据实际流量和浓度需求进行调节，同时，还可以单独用于洒水，达到操作方便、一机多用、使用率高的作用。

本发明所述PLC控制系统包括PID控制模块、速度传感器和流量传感器，所述速度传感器加装在洒布车的变速箱输出轴上，以采集洒布车行驶速度，流量传感器加装在液体泵出口侧，以采集液体泵的流量实际值，所述洒布车的操作面板上设有喷洒密度按钮，所述速度传感器、流量传感器和喷洒密度按钮分别与PID控制模块相连接，所述PID控制模块中嵌有液体流量调节算法，流量传感器将检测到的液体泵的实际流量以电流信号信息上传至PID控制模块，通过PID控制模块中由液体流量调节算法设置的需求值和采集的流量实际值进行比较，需求值和采集的流量实际值的差值，作为偏差PID控制模块的输入，并将PID控制模块的比例输出信号作用到液压泵比例阀，比例阀即调整液体泵的驱动马达转速，从而调整了液体泵的流量，实现了流量的精确控制，而且，由于喷洒流量随车速联动，当车速变化时，流量会通过液体流量调节算法自动进行调节，保证了单位面积喷洒量始终处于恒定，达到了控制精确、节约能源、输出恒定、喷洒面均匀、全面、有效防冰、除冰的作用。

本发明所述液体流量调节算法为：

由于洒布车的关键就是单位面积喷洒介质喷洒量的精确控制，喷洒介质喷洒量就是液体泵的实际流量，单位面积喷洒介质喷洒量的精确控制，实际上就是液体泵的实际流量的控制，因此，

下面对洒布车工作情况进行分析，设：

行驶速度为ν，单位：公里/小时（km/h）；

喷洒密度为ρ，单位：毫升/平方米（ml/㎡）；

喷洒宽度为α，单位：米（m）；

液体泵流量为λ，单位：立方米/小时（m³/h）；

列立方程式如下：

其中，喷洒密度ρ和喷洒宽度α，是在喷洒作业前由操作员进行设定，为一固定值，简化为k；行驶速度ν是根据驾驶员的操作而随时变化，因此上述方程可简化为：

通过简化方程式可得出，洒布车的喷洒性能关键就是不同车速下，液体泵实际流量的控制；为满足精确控制的要求，直接采集液体泵实际流量作为反馈信号，将实际喷洒量对应实际行驶速度形成闭环控制，最终实现喷洒性能与车速同步。

本发明所述液压泵采用变量液压泵，以利于通过调节排量实现对喷洒流量的控制。

本发明所述流量传感器可采用电磁流量计，以达到具有输出反馈电流信号的功能。

本发明可在所述喷洒管路上对应每个喷嘴设有单元电磁阀，以利于根据实际工况打开不同的单元电磁阀，以达到喷射宽度可调的作用。

本发明所述喷嘴可采用扇形喷嘴，以达到喷射角度大、流量大、喷雾效果好的作用。

本发明所述液罐上部配有清洗人孔和液体加注口，在开启时可以对液罐进行清洗和检修；并方便快速对接进行液体加注；所述液罐内部设置防荡隔板,，所述放荡隔板是由纵向防荡板和横向防荡板相互交叉固定连接而成，所述纵向防荡板和横向防荡板上下左右分别与液罐内壁固定连接，以达到减小液体对液罐的冲击作用。

本发明所述所述纵向防荡板和横向防荡板两端面分别是由水平设置的凸面和凹面间隔排列而成，以达到进一步减小液体对液罐的冲击作用。

本发明可在所述液罐与汽车底盘的大梁之间通过锥型橡胶减震器弹性连接，以减小冲击，大大提高了液罐的使用寿命。

本发明可在所述汽车底盘大梁上预留液罐及泵房安装位置及安装孔，以达到安装方便的作用。

本发明由于采用上述结构，使得除冰液和水的喷洒或除冰液的浓度调节功能于一身，实现了一机多用，具有结构新颖、操作方便、一机多用、使用率高、喷洒浓度和宽度可调等优点。

附图说明

图1为本发明多功能洒布车回收状态的结构示意图。

图2为本发明多功能洒布车展开状态的结构示意图。

图3为本发明多功能洒布车液路原理图。

图4为本发明液路控制系统的流程控制图。

图5是本发明液路控制系统的结构示意图。

图6是本发明中液罐的结构示意图。

图7是图6的俯视图。

附图标记：汽车底盘1、喷洒装置2、液罐3、泵房4、液路控制系统5、除冰泵6、水泵7、溢流阀8、电磁流量计9、电磁水阀10、喷嘴11、伸缩液压缸12、伸缩臂13、变量柱塞泵14、水泵驱动马达15、除冰泵驱动马达16、喷洒管路17。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如附图所示，一种机场洒布车，包括汽车底盘1、喷洒装置2、液罐3、泵房4和液路控制系统5，所述喷洒装置2包括伸缩液压缸12、伸缩臂13和喷嘴11，所述伸缩液压缸12一端与机架相连接，另一端与伸缩臂13相连接，所述喷嘴11设置在伸缩臂13下端，其特征在于设有变量柱塞泵14、水泵驱动马达15、除冰泵驱动马达16和水泵7，所述液路控制系统5采用PLC控制系统，所述PLC控制系统控制变量柱塞泵14，所述变量柱塞泵14分别驱动水泵驱动马达15和除冰泵驱动马达16，所述水泵驱动马达15驱动水泵7，所述水泵7将液罐3中的水经输出至喷洒管路17，并由喷洒管路17上均布设有的喷嘴11喷出，所述除冰液驱动马达16驱动除冰泵6，所述除冰泵6将液罐3中的除冰液输出至喷洒管路17，并由喷洒管路17上设有的喷嘴11喷出，喷洒管路上设有水路压力控制阀、水路流量控制阀和水路溢流阀，所述喷洒管路17上设有液路压力控制阀、液路流量控制阀和液路溢流阀，所述水路压力控制阀、水路流量控制阀和水路溢流阀以及液路压力控制阀、液路流量控制阀和液路溢流阀分别与PLC控制系统相连接，以利于当水路压力控制阀或液路压力控制阀感应到管路或除冰液管路中的压力高于调定值时，水路溢流阀或液路溢流阀打开，水或除冰液回流，并通过水路流量控制阀和液路流量控制阀检测水泵7和除冰泵的实际输出流量并上传至PLC控制系统，PLC控制系统根据实际流量和浓度需求进行调节，同时，还可以单独用于洒水，达到操作方便、一机多用、使用率高的作用。

本发明所述PLC控制系统包括PID控制模块、速度传感器和流量传感器，所述速度传感器加装在洒布车的变速箱输出轴上，以采集洒布车行驶速度，流量传感器加装在液体泵出口侧，以采集液体泵的流量实际值，所述洒布车的操作面板上设有喷洒密度按钮，所述速度传感器、流量传感器和喷洒密度按钮分别与PID控制模块相连接，所述PID控制模块中嵌有液体流量调节算法，流量传感器将检测到的液体泵的实际流量以电流信号信息上传至PID控制模块，通过PID控制模块中由液体流量调节算法设置的需求值和采集的流量实际值进行比较，需求值和采集的流量实际值的差值，作为偏差PID控制模块的输入，并将PID控制模块的比例输出信号作用到液压泵比例阀，比例阀即调整液体泵的驱动马达转速，从而调整了液体泵的流量，实现了流量的精确控制，而且，由于喷洒流量随车速联动，当车速变化时，流量会通过液体流量调节算法自动进行调节，保证了单位面积喷洒量始终处于恒定，达到了控制精确、节约能源、输出恒定、喷洒面均匀、全面、有效防冰、除冰的作用。

本发明所述液体流量调节算法为：

由于洒布车的关键就是单位面积喷洒介质喷洒量的精确控制，喷洒介质喷洒量就是液体泵的实际流量，单位面积喷洒介质喷洒量的精确控制，实际上就是液体泵的实际流量的控制，因此，

下面对洒布车工作情况进行分析，设：

行驶速度为ν，单位：公里/小时（km/h）；

喷洒密度为ρ，单位：毫升/平方米（ml/㎡）；

喷洒宽度为α，单位：米（m）；

液体泵流量为λ，单位：立方米/小时（m³/h）；

列立方程式如下：

其中，喷洒密度ρ和喷洒宽度α，是在喷洒作业前由操作员进行设定，为一固定值，简化为k；行驶速度ν是根据驾驶员的操作而随时变化，因此上述方程可简化为：

通过简化方程式可得出，洒布车的喷洒性能关键就是不同车速下，液体泵实际流量的控制；为满足精确控制的要求，直接采集液体泵实际流量作为反馈信号，将实际喷洒量对应实际行驶速度形成闭环控制，最终实现喷洒性能与车速同步。

本发明所述液压泵采用变量液压泵，以利于通过调节排量实现对喷洒流量的控制。

本发明所述流量传感器可采用电磁流量计，以达到具有输出反馈电流信号的功能。

本发明可在所述喷洒管路上对应每个喷嘴设有单元电磁阀，以利于根据实际工况打开不同的单元电磁阀，以达到喷射宽度可调的作用。

本发明所述喷嘴可采用扇形喷嘴，以达到喷射角度大、流量大、喷雾效果好的作用。

本发明所述液罐上部配有清洗人孔和液体加注口，在开启时可以对液罐进行清洗和检修；并方便快速对接进行液体加注；所述液罐内部设置防荡隔板,，所述放荡隔板是由纵向防荡板和横向防荡板相互交叉固定连接而成，所述纵向防荡板和横向防荡板上下左右分别与液罐内壁固定连接，以达到减小液体对液罐的冲击作用。

本发明所述横向防荡板端面是由水平设置的凸面和凹面间隔排列而成，以达到进一步减小液体对液罐的冲击作用。

本发明可在所述液罐与汽车底盘的大梁之间通过锥型橡胶减震器弹性连接，以减小冲击，大大提高了液罐的使用寿命。

本发明可在所述汽车底盘大梁上预留液罐及泵房安装位置及安装孔，以达到安装方便的作用。

如图1所示，本发明包括汽车底盘、机架、液罐、液路控制系统、喷洒装置、变量柱塞泵、水泵驱动马达、除冰泵驱动马达、水泵，图中汽车底盘1是本发明的行走及承载装置，汽车底盘大梁上预留机架、液罐及泵房安装位置及安装孔，以达到安装方便的作用。

图中喷洒装置2安装于底盘驾驶室后方，可以通过液压缸的伸缩进行展开、回收，以实现不同宽度的喷洒模式，最大展开宽度达14.5m，为用户提供多种选择。

图中液罐3外形采用卧式箱型结构，并配有清洗人孔，开启时可以对液罐和水罐进行清洗和检修；内部设置防荡隔板，起导流作用，并可减小对液罐的冲击；还设置了液体加注口，方便快速对接进行液体加注；液罐与大梁之间通过锥型橡胶减震器弹性连接，减小冲击，大大提高了液罐的使用寿命。

图中泵房4位于车辆尾部，用于放置液路系统元件及整个管路，泵房主体为框架焊合结构，由薄板、槽钢及角钢等拼接而成，泵房还配备有卷帘门、U型登梯及可折叠踏板(图中未有显示)，方便人员进行操作、检查及维修。

本发明工作原理：通过汽车底盘发动机取力器驱动液压控制系统中的变量柱塞泵工作，变量柱塞泵驱动水泵驱动马达或除冰泵驱动马达，当要洒水时，所述水泵驱动马达驱动水泵，所述水泵将液罐中的水经水管输出至喷洒管路，并由喷洒管路上均布设有的喷嘴喷出，当要喷洒防冰液时，所述除冰液驱动马达驱动除冰泵，所述除冰泵将液罐中的除冰液经除冰液管路输出至喷洒管路，并由喷洒管路上均布设有的喷嘴喷出，以达到根据需要通过水路流量控制阀检测水泵或液路流量控制阀检测除冰泵的实际输出流量并上传至PLC控制系统，PLC控制系统根据实际流量和浓度需求进行调节，达到除冰液自动调节浓度的作用；当水路压力控制阀或液路压力控制阀感应到水管或除冰液管路中的压力高于调定植时，水路溢流阀或液路溢流阀打开，水或除冰液回流，达到使用安全的作用。

在工作过程中需要调节喷洒流量时，通过速度传感器采集洒布车行驶速度并上传至PID控制模块，同时，点击旋转操作面板上的喷洒密度设定旋钮，设定目标喷洒密度，其中，除冰剂20ml/m²～50ml/m²；或者，水100ml/m²～300ml/m²；，并根据洒布车两侧喷洒臂展收状态，科确定喷洒宽度为3.2m、或者9.35m、或者15m，上述数据上传至PID控制模块中，通过PID控制模块中的液体流量调节算法计算出液体泵流量的需求值，通过液体泵流量的需求值与实际值的差值，作为偏差PID控制模块的输入，并将PID控制模块的比例输出信号，作用到液压泵比例阀，从而改变液体泵的驱动马达转速，改变液体泵的流量，然后再通过流量传感器，将液体泵流量实际值反馈到与需求值进行比较，形成实际喷洒量对应实际行驶速度的闭环控制，本发明通过流量反馈将实际喷洒量对应实际行驶速度的闭环控制，可以忽略到喷洒介质的自身密度参数，不同密度参数的喷洒介质，最终的喷洒流量都是相同的，因此，本发明能够实现不同车速下、喷洒密度和喷洒宽度下，单位面积喷洒介质喷洒量的精确控制。

本发明由于采用上述结构和算法，实现了一机多用，具有结构新颖、操作方便、一机多用、使用率高、喷洒浓度和宽度可调等优点。

Claims (10)

1.一种机场洒布车，包括汽车底盘、喷洒装置、液罐、泵房和液路控制系统，所述喷洒装置包括伸缩液压缸、伸缩臂和喷嘴，所述伸缩液压缸一端与机架相连接，另一端与伸缩臂相连接，所述喷嘴设置在伸缩臂下端，其特征在于设有变量柱塞泵、水泵驱动马达、除冰泵驱动马达和水泵，所述液路控制系统采用PLC控制系统，所述PLC控制系统控制变量柱塞泵，所述变量柱塞泵分别驱动水泵驱动马达和除冰泵驱动马达，所述水泵驱动马达驱动水泵，所述水泵将液罐中的水经输出至喷洒管路，并由喷洒管路上均布设有的喷嘴喷出，所述除冰液驱动马达驱动除冰泵，所述除冰泵将液罐中的除冰液输出至喷洒管路，并由喷洒管路上设有的喷嘴喷出，喷洒管路上设有水路压力控制阀、水路流量控制阀和水路溢流阀，所述喷洒管路上设有液路压力控制阀、液路流量控制阀和液路溢流阀，所述水路压力控制阀、水路流量控制阀和水路溢流阀以及液路压力控制阀、液路流量控制阀和液路溢流阀分别与PLC控制系统相连接。

2.根据权利要求1所述的一种机场洒布车，其特征在于所述PLC控制系统包括PID控制模块、速度传感器和流量传感器，所述速度传感器加装在洒布车的变速箱输出轴上，以采集洒布车行驶速度，流量传感器加装在液体泵出口侧，所述洒布车的操作面板上设有喷洒密度按钮，所述速度传感器、流量传感器和喷洒密度按钮分别与PID控制模块相连接，所述PID控制模块中嵌有液体流量调节算法，流量传感器将检测到的液体泵的实际流量以电流信号信息上传至PID控制模块，通过PID控制模块中由液体流量调节算法设置的需求值和采集的流量实际值进行比较，需求值和采集的流量实际值的差值，作为偏差PID控制模块的输入，并将PID控制模块的比例输出信号作用到液压泵比例阀，比例阀即调整液体泵的驱动马达转速，从而调整了液体泵的流量，实现了流量的精确控制，而且，由于喷洒流量随车速联动，当车速变化时，流量会通过液体流量调节算法自动进行调节。

3.根据权利要求2所述的一种机场洒布车，其特征在于所述液体流量调节算法为：

由于洒布车的关键就是单位面积喷洒介质喷洒量的精确控制，喷洒介质喷洒量就是液体泵的实际流量，单位面积喷洒介质喷洒量的精确控制，实际上就是液体泵的实际流量的控制，因此，

下面对洒布车工作情况进行分析，设：

行驶速度为ν，单位：公里/小时（km/h）；

喷洒密度为ρ，单位：毫升/平方米（ml/㎡）；

喷洒宽度为α，单位：米（m）；

液体泵流量为λ，单位：立方米/小时（m³/h）；

列立方程式如下：

其中，喷洒密度ρ和喷洒宽度α，是在喷洒作业前由操作员进行设定，为一固定值，简化为k；行驶速度ν是根据驾驶员的操作而随时变化，因此上述方程可简化为：

通过简化方程式可得出，洒布车的喷洒性能关键就是不同车速下，液体泵实际流量的控制；为满足精确控制的要求，直接采集液体泵实际流量作为反馈信号，将实际喷洒量对应实际行驶速度形成闭环控制，最终实现喷洒性能与车速同步。

4.根据权利要求1所述的一种机场洒布车，其特征在于所述液压泵采用变量液压泵。

5.根据权利要求1所述的一种机场洒布车，其特征在于所述流量传感器采用电磁流量计。

6.根据权利要求1所述的一种机场洒布车，其特征在于所述喷洒管路上对应每个喷嘴设有单元电磁阀。

7.根据权利要求1所述的一种机场洒布车，其特征在于所述喷嘴采用扇形喷嘴。

8.根据权利要求1所述的一种机场洒布车，其特征在于所述液罐上部配有清洗人孔和液体加注口，在开启时可以对液罐进行清洗和检修；并方便快速对接进行液体加注；所述液罐内部设置防荡隔板，所述放荡隔板是由纵向防荡板和横向防荡板相互交叉固定连接而成，所述纵向防荡板和横向防荡板上下左右分别与液罐内壁固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种机场洒布车，其特征在于所述纵向防荡板和横向防荡板两端面分别是由水平设置的凸面和凹面间隔排列而成。

10.根据权利要求1所述的一种机场洒布车，其特征在于所述液罐与汽车底盘的大梁之间通过锥型橡胶减震器弹性连接。