CN113998092B - 一种水上飞机水密舱压力平衡装置及平衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水上飞机水密舱压力平衡装置及平衡方法。包括设置于增压舱(8)内的平衡直管(3)，平衡直管(3)底部与水上飞机的水密舱(7)连通，顶部与回水弯(4)连通，回水弯(4)经连通口(9)与外部连通。本发明具有实施简单，重量轻，提高水密舱结构的疲劳性能的特点。

Description

一种水上飞机水密舱压力平衡装置及平衡方法

技术领域

本发明属于水上飞机机身结构设计技术领域，具体涉及一种水上飞机水密舱压力平衡装置及平衡方法。

背景技术

水上飞机，为了提高升限和座舱舒适性，会选择设计增压座舱，并且与船底水密舱结构分隔开，成为局部增压的独立舱室。而水密舱结构密闭，按非增压舱设计。在飞机爬升下降过程中，外界大气压力会发生变化，从而使得舱壁产生压力差，带来额外的载荷；同时对于毗邻增压舱的水密舱，由于增压舱在使用过程中，偶尔会发生漏气现象，泄露的气体会给水密舱的密封结构带来额外的压差，对飞机疲劳寿命不利。

发明内容

本发明的目的是：提供了一种水上飞机水密舱压力平衡装置及平衡方法。本发明具有实施简单，重量轻，提高水密舱结构的疲劳性能的特点。

本发明的技术方案是：一种水上飞机水密舱压力平衡装置，包括设置于增压舱内的平衡直管，平衡直管底部与水上飞机的水密舱连通，顶部与回水弯连通，回水弯经连通口与外部连通。

前述的水上飞机水密舱压力平衡装置中，平衡直管底部通过法兰Ⅰ安装于飞机水密舱的地板蒙皮上，回水弯与外部的连通口经法兰Ⅱ安装于水上飞机的增压舱侧壁上。

前述的水上飞机水密舱压力平衡装置中，所述的连通口至少低于回水弯顶部0.3m。

前述的水上飞机水密舱压力平衡装置中，所述的连通口至少比飞机水线高1m。

前述的水上飞机水密舱压力平衡装置中，所述的平衡直管与回水弯为铝合金一体成型零件，平衡直管与回水弯的管壁大于1mm。

前述的水上飞机水密舱压力平衡装置中，所述的平衡直管与回水弯的管径为30mm。

前述的水上飞机水密舱压力平衡装置中，所述的连通口位置还设有滤网或格栅。

前述的水上飞机水密舱压力平衡装置的平衡方法：

当水密舱压力大于外界大气压时，空气依次经过平衡直管、回水弯由连通口排出；

当增压舱发生泄露，向水密舱泄气时，水密舱压力增大，空气也经由连通口排出；

当外界大气压力大于水密舱的压力时，大气经由连通口进入水密舱内；通过限定管径而限定外部与水密舱间的通气量，确保内外压差始终小于18kpa。

当机身外部有水进入连通口时，水被回水弯阻挡自行向外排出。

本发明的优点是：本发明使用压力管路穿过增压舱，连通了水密舱与大气，使得水密舱可以实时与大气保持压力平衡，降低了水密舱壁板与大气的压力差，提高了水密舱结构的疲劳性能。同时，本发明通过对平衡管的精确设计，也不会牺牲或降低水上飞机的抗沉性能。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明工作状态图。

附图标记：1-地板蒙皮，2-法兰Ⅰ，3-平衡直管，4-回水弯，5-增压舱侧壁，6-法兰Ⅱ，7-水密舱，8-增压舱，9-连通口，10-飞机水线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1。一种水上飞机水密舱压力平衡装置，构成如图1-2所示，包括设置于增压舱8内的平衡直管3，平衡直管3底部与水上飞机的水密舱7连通，顶部与回水弯4连通，回水弯4经连通口9与外部连通。

前述的平衡直管3底部通过法兰Ⅰ2安装于飞机水密舱7的地板蒙皮1上，回水弯4与外部的连通口9经法兰Ⅱ6安装于水上飞机的增压舱侧壁5上。

前述的连通口9至少低于回水弯4顶部0.3m。

前述的连通口9至少比飞机水线10高1m。

前述的平衡直管3与回水弯4为铝合金一体成型零件，平衡直管3与回水弯4的管壁大于1mm。

前述的平衡直管3与回水弯4的管径为30mm。

前述的连通口9位置还设有滤网或格栅。

前述的水上飞机水密舱压力平衡装置的平衡方法：

当水密舱7压力大于外界大气压时，空气依次经过平衡直管3、回水弯4由连通口9排出；

当增压舱8发生泄露，向水密舱7泄气时，水密舱7压力增大，空气也经由连通口9排出；

当外界大气压力大于水密舱7的压力时，大气经由连通口9进入水密舱7内；通过限定管径而限定外部与水密舱7间的通气量，确保内外压差始终小于18kpa。

当机身外部有水进入连通口9时，水被回水弯4阻挡自行向外排出。

实施例2。在对XX型水陆两栖飞机研究过程中，为了解决本发明中“压差对飞机疲劳寿命产生不利影响”的技术问题，发明人研究了多个技术方案，具体如下：

方案一：在水密舱侧壁直接开孔，安装自动阀门，并预埋压差传感器，压力大时自动释放压力。但是目前并无此类产品，需要新研。经论证后认为，该方案复杂，设备的可靠性存疑，并且研制周期不能满足项目需求。

方案二：舱内预埋传感器，压力超过预设值报警，调整飞行高度减小压差载荷，保护结构。研究后认为：这种方案会影响任务出勤。

方案三：设置通气管，让舱内与外界大气互通，解决压差问题，但是水陆两栖飞机的特点让这个方案并不容易解决，具体困难如下：

首先，飞机在水面滑行时，飞机水线以下蒙皮都被水淹没，上部的蒙皮还会受到水流喷溅影响。因此对通气管出口高度(即连通口9)有一定要求，要极力避免舱外的水进入水密舱内。因此，通气管出口高度应在水线以上1m左右。同时应内高外低，在水流喷溅到管口时，不能进入到舱内，因此需要设置回水弯，最高点应高于出气口至少0.3m，才能有效抑制喷溅的水流倒灌。

其次，通气管穿过增压舱，管路需要承受40kpa以上的负压，因此管路需要具有一定的刚度，避免被压塌。经过大量试验研究分析得出：当铝合金管路(即平衡直管3与回水弯4)壁厚在1mm以上时，能够满足管壁不坍塌的要求。同时在管路入口和出口处设置法兰，提高密封性能，避免连接处漏气。

通气管的直径直接关系到重量和通气效率，以及由于迟滞效应可能产生的最大压差。经过大量疲劳试验分析评估，若要压差载荷不影响水密舱的疲劳性能，需要将压差控制在18kpa以下。

对于不同体积的水密舱，相同压力变化时，对通气量的需求是不同的。为了便于管路采购和生产，所有通气管应使用相同的直径。经过试验研究分析得出，当通气管直径30mm时，可以保证所有水密舱压差载荷不超过18kpa。

至此，使用通气管管来保证水密舱压差载荷可控的技术方案确定。该方案实施简单，重量轻，能够满足设计要求。

以次，本发明得到上述技术问题的解决方案参见图1和2，具体如下：

一套压力平衡管，下部通过法兰与气密地板连接固定，管路上方有一个回水弯，回水弯转下来以后通过法兰与机身侧部的蒙皮连接。

管路有一定的强度，可以抵抗增压舱的压力差。

回水弯具有排水功能，可以使得机身表面的雨水、浪花等不会经由管路进入到水密舱内部。

管路最高点离开地板一定高度，超过了最高水线，可以保证飞机在水面破舱时，水倒灌进入到非破损的水密舱，保证了飞机的抗沉性能。

实施例3。一种水上飞机水密舱压力平衡装置，构成如图1-2所示，水上飞机压力平衡直管3下部通过法兰Ⅰ2安装于地板蒙皮1上，管路向上，经过一个回水弯4再向下转通过法兰Ⅱ6连接在机身蒙皮5上。

作为法兰Ⅱ6的一种改进型，可以在法兰上增加滤网或者格栅，防止异物从外界进入水密舱。

参见图2，是本发明提供的压力平衡管的一个实施例工作时的状态。

本发明水上飞机压力平衡管的工作过程：

参见图2，当水密舱7压力大于外界大气压时，空气经由压力平衡管9排出。

当增压舱8发生泄露，向水密舱7泄气时，水密舱7压力增大，空气经由压力平衡管9排出。

当外界大气压力大于水密舱7的压力时，大气通过压力平衡管9进入水密舱7内。

当机身外部有水时，比如雨水或者飞溅的海浪，水会通过法兰Ⅱ6进入到回水弯内4内，但由于回水弯4有一定的高度，水将会自行向外排出，不会进入到水密舱内。

Claims (1)

1.一种水上飞机水密舱压力平衡装置,其特征在于：包括设置于增压舱(8)内的平衡直管(3)，平衡直管(3)底部与水上飞机的水密舱(7)连通，顶部与回水弯(4)连通，回水弯(4)经连通口(9)与外部连通；平衡直管(3)底部通过法兰Ⅰ(2)安装于飞机水密舱(7)的地板蒙皮(1)上，回水弯(4)与外部的连通口(9)经法兰Ⅱ(6)安装于水上飞机的增压舱侧壁(5)上；所述的连通口(9)至少低于回水弯(4)顶部0.3m；所述的连通口(9)至少比飞机水线(10)高1m；所述的平衡直管(3)与回水弯(4)为铝合金一体成型零件，平衡直管(3)与回水弯(4)的管壁大于1mm；所述的平衡直管(3)与回水弯(4)的管径为30mm；所述的连通口(9)位置还设有滤网或格栅；所述的水上飞机水密舱压力平衡装置的平衡方法：

当水密舱(7)压力大于外界大气压时，空气依次经过平衡直管(3)、回水弯(4)由连通口(9)排出；

当增压舱(8)发生泄露，向水密舱(7)泄气时，水密舱(7)压力增大，空气也经由连通口(9)排出；

当外界大气压力大于水密舱(7)的压力时，大气经由连通口(9)进入水密舱(7)内；通过限定管径而限定外部与水密舱(7)间的通气量，确保内外压差始终小于18kpa；

当机身外部有水进入连通口(9)时，水被回水弯(4)阻挡自行向外排出。