CN216994825U - 一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，包括控制器和充放气装置，充放气装置设于辅助气囊外侧且两者相通，充放气装置与外界相通，辅助气囊内装有轴流风扇，辅助气囊上装有压力传感器；充放气装置、压力传感器均与控制器电信号连接，控制器用于根据压力传感器的压力数据发送启停信号给充放气装置和轴流风扇，将外界空气压入辅助气囊或将辅助气囊内空气排出。该压差控制机构通过控制器实时监测压力传感器的压力数据，当监测到辅助气囊欠压或超压时，控制器发送启停信号给充放气装置和轴流风扇，将外界空气压入辅助气囊或将辅助气囊内空气排出，从而保证载人飞艇内部压力平衡。

Description

一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构

技术领域

本实用新型属于飞行器技术领域，具体涉及一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构。

背景技术

载人飞艇是一种轻于空气的航空器，它与热气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。随着载人飞艇飞行时所处高度、温度等环境因素的不同，使得载人飞艇气囊内部氦气压力与外部气压的压差不断变化，造成气囊破裂或者变形。因此载人飞艇内部被分成充有氦气的主气室和充有空气的辅助气囊两部分，载人飞艇的浮力由主气室提供，辅助气囊则用于调节浮空器内部的压力，使本体始终保持较好的刚性和适当的浮力。位于辅助气囊气袋上有一个空气阀门和风机，是载人飞艇内部压力控制的关键组件。

当下国内市场并无载人飞艇辅助气囊压差控制机构在售，国内已有的载人飞艇辅助气囊压差管理通常依靠充气模块和放气模块分别进行，其工作原理如下：

当气囊处于需要补充压力状态时，充气模块密封法兰依靠风机鼓入的高压气流顶起，使辅助气囊与大气环境相连接，并鼓入高压空气使辅助气囊内部压力升高，直至达到压力要求。此时鼓风机停机，密封法兰自动闭合，使辅助气囊与大气环境隔绝保持辅助气囊压力不变。当辅助气囊处于超压状态时，放气模块使用拉线延伸至驾驶员仓位，当驾驶员拉动拉线时放气模块开启，使辅助气囊与大气环境相连接，因辅助气囊内部压力大于大气压强，故内部气体外泄使辅助气囊压力减小，直至达到压力要求。此时驾驶员停止拉动拉线，放气模块自动闭合，使辅助气囊与大气环境隔绝保持辅助气囊压力不变。

这种结构将辅助气囊的压力控制分别布置且控制，需要在载人飞艇上安装多套设备实现，而且充放气的精度难以控制，在设计安装过程中也有诸多不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，克服现有技术中存在的上述技术问题。

为此，本实用新型提供的技术方案如下：

一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，包括控制器和充放气装置，所述充放气装置设于辅助气囊外侧且两者相通，所述充放气装置与外界相通，所述辅助气囊内装有轴流风扇，所述辅助气囊上装有压力传感器；

所述充放气装置、压力传感器均与控制器电信号连接，所述控制器用于根据压力传感器的压力数据发送启停信号给充放气装置和轴流风扇，将外界空气压入辅助气囊或将辅助气囊内空气排出。

所述充放气装置包括壳体、密封机构、传动机构和到位检测机构，所述密封机构设于壳体内，所述密封机构固连有直线运动装置，所述直线运动装置与传动装置连接；

所述传动机构和到位检测机构均与控制器电信号连接，所述传动机构用于带动密封机构沿直线运动装置上下往复运动，所述到位检测机构用于密封机构运动至上下限时，由控制器发送停止信号给传动机构。

所述控制器中包括PID控制模块。

所述壳体的顶部和底部分别开有气流通道一和气流通道二，所述气流通道二设于轴流风扇上方。

所述密封机构为密封法兰，所述直线运动装置为丝杠螺母副，所述丝杠螺母副的螺母与密封法兰固连，所述丝杠螺母副的丝杠顶端与传动装置连接。

所述到位检测机构设于壳体内壁上，所述到位检测机构为限位开关或位移传感器。

所述传动机构包括驱动电机，所述驱动电机安装在壳体一侧，所述传动机构为同步带传送机构或链传动机构。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的这种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，通过控制器实时监测压力传感器的压力数据，当监测到辅助气囊欠压或超压时，控制器发送启停信号给充放气装置和轴流风扇，将外界空气压入辅助气囊或将辅助气囊内空气排出，从而保证载人飞艇内部压力平衡。

该辅助气囊压差控制机构采用梯形丝杠螺母副，在传动机构带动密封机构上下运动至极限位置时，可实现自锁状态无需外力辅助。

本实用新型控制器中的PID控制（比例-积分-微分控制）模块可根据当前辅助气囊压力与目标压力之间的差值大小动态调节驱动驱动电机控制的密封法兰的位置和轴流风扇的转速，从而起到空气流量的动态控制。该压差控制机构将充放气阀一体化集成，极大的减少了控制逻辑和零件数量，并且可实现辅助气囊压力的全自动控制，提高载人飞艇的可靠性和压强控制的精确性。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施方式剖面图；

图2是密封机构闭合结构示意图；

图3是泄压状态气流流向示意图；

图4是加压状态气流流向示意图；

图5是顶部空气通道结构示意图；

图6是底部空气通道结构示意图。

图中：1、驱动电机；2、限位开关；3、传动机构；4、壳体；5、密封法兰；6、压力传感器；7、轴流风扇；8、气流通道一；9、气流通道二；10、丝杠；11、同步带。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，包括控制器和充放气装置，所述充放气装置设于辅助气囊外侧且两者相通，所述充放气装置与外界相通，所述辅助气囊内装有轴流风扇7，所述辅助气囊上装有压力传感器6；

所述充放气装置、压力传感器6均与控制器电信号连接，所述控制器用于根据压力传感器6的压力数据发送启停信号给充放气装置和轴流风扇7，将外界空气压入辅助气囊或将辅助气囊内空气排出。

本实用新型提供的这种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，通过控制器实时监测压力传感器6的压力数据，当监测到辅助气囊欠压或超压时，控制器发送启停信号给充放气装置和轴流风扇7，将外界空气压入辅助气囊进行加压或将辅助气囊内空气排出进行泄压，使辅助气囊压力保持在设定范围内，从而保证载人飞艇内部压力平衡。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，如图1所示，所述充放气装置包括壳体4、密封机构、传动机构3和到位检测机构，所述密封机构设于壳体4内，所述密封机构固连有直线运动装置，所述直线运动装置与传动装置连接；

所述传动机构3和到位检测机构均与控制器电信号连接，所述传动机构3用于带动密封机构沿直线运动装置上下往复运动，所述到位检测机构用于密封机构运动至上下限时，由控制器发送停止信号给传动机构3。

如图2所示，处于停机状态时密封机构位于下端，且与壳体4通过密封垫密封，将辅助气囊内部与外界空气隔绝。

控制器实时监测压力传感器6的压力数据，当压力传感器6检测到辅助气囊的压力数据小于设定值时，说明辅助气囊欠压，此时控制器发送启动信号至传动机构3和轴流风扇7，传动机构3通过直线运动装置带动密封机构直线向上，使密封机构打开，轴流风扇7转动将外界空气压入辅助气囊内部。当密封机构运动到上限后，到位检测机构发送信号给控制器，控制器发送停止信号给传动机构3。当辅助气囊内压力达到设定值后，控制器发送启动信号至传动机构3，使密封机构直线向下运动，直至运动到下限后停止，并控制轴流风扇7停止转动，此时密封机构与壳体4通过密封垫密封，辅助气囊内部与外界空气隔绝，完成欠压补气流程。

当压力传感器6检测到辅助气囊的压力数据大于设定值时，说明辅助气囊超压，此时控制器发送启动信号至传动机构3和轴流风扇7，传动机构3通过直线运动装置带动密封机构直线向上，使密封机构打开，轴流风扇7转动将辅助气囊中的空气逐渐释放至外界。当密封机构运动到上限后，到位检测机构发送信号给控制器，控制器发送停止信号给传动机构3。当辅助气囊内压力达到设定值后，控制器发送启动信号至传动机构3，使密封机构直线向下运动，直至运动到下限后停止，并控制轴流风扇7停止转动，此时密封机构与壳体4通过密封垫密封，辅助气囊内部与外界空气隔绝，完成超压放气流程。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，所述控制器中包括PID控制模块。

在辅助气囊整个压力调节过程中，采用PID控制模块进行PID方式调节，控制器根据压力传感器6的读数控制轴流风扇7的转速以及充放气装置中密封结构的开合度，从而起到空气流量的动态控制。

当压力值与目标压差较大时，轴流风扇7处于高速状态，充放气装置完全打开，此时辅助气囊与外界联通面积最大，空气流量最大，可实现快速充放气。在压力值与目标压差逐渐减小的过程中，充放气装置逐渐减小开合大小，轴流风扇7同步降低转速，直至达到目标压力时，充放气装置闭合，轴流风扇7转速达到一个较低值，且在充放气装置闭合后经短暂延时关闭。

本实施例控制器中的PID控制（比例-积分-微分控制）模块可根据当前辅助气囊压力与目标压力之间的差值大小动态调节驱动驱动电机1控制的密封法兰5的位置和轴流风扇7的转速，从而起到空气流量的动态控制。

该压差控制机构将充放气阀一体化集成，极大的减少了控制逻辑和零件数量，并且可实现辅助气囊压力的全自动控制，提高载人飞艇的可靠性和压强控制的精确性。

实施例4：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，所述壳体4的顶部和底部分别开有气流通道一8和气流通道二9，所述气流通道二9设于轴流风扇7上方。

如图5和图6所示，密封机构打开后，通过气流通道一8和气流通道二9可以实现辅助气囊与外界空气的连通，完成充气或放气。

实施例5：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，所述密封机构为密封法兰5，所述直线运动装置为丝杠螺母副，所述丝杠螺母副的螺母与密封法兰5固连，所述丝杠螺母副的丝杠10顶端与传动装置连接。

如图1所示，辅助气囊表面预留法兰孔位即可直接装配密封法兰5，通过丝杠10转动，使与丝杠10匹配的螺母带动密封法兰5做直线往复运动。该机构充放气一体化，没有多余的结构外漏，稳定性强、密封性好，可根据控制逻辑实现全自动辅助气囊压力管理。

在本实施例中，丝杠10为梯形丝杠，可实现自锁无需外力辅助。

实施例6：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，所述到位检测机构设于壳体4内壁上，所述到位检测机构为限位开关2或位移传感器。

密封机构向上或向下运动直至触碰到限位开关2的上限或下限后，限位开关2发送信号给控制器，控制器发送信号使传动机构3停止。

密封机构向上或向下运动过程中，控制器实时监测位移传感器的数据，当位移量达到设定值时，控制器发送停止信号给传动机构3。

实施例7：

本实施例提供了一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，包括传动机构3、控制器、轴流风扇7、压力传感器6和充放气装置，充放气装置设于辅助气囊外侧且两者相通，充放气装置与外界相通，轴流风扇7安装在辅助气囊内，压力传感器6安装在辅助气囊上。

其中，充放气装置包括壳体4、密封机构、传动机构3和到位检测机构，密封机构、到位检测机构均设于壳体4内，密封机构固连有梯形丝杠螺母副，梯形丝杠顶部与传动装置连接；密封机构为密封法兰5，密封法兰5与梯形丝杠螺母副的螺母固连。到位检测机构为限位开关2。

传动机构3包括驱动电机1，驱动电机1安装在壳体4一侧，传动机构3为同步带11传送机构或链传动机构3。如图1所示，传动机构3为同步带11传送机构，驱动电机1的输出轴连接同步带轮一，同步带轮一通过同步带11连接同步带轮二，同步带轮二与梯形丝杠顶部连接。

驱动电机1、轴流风扇7、压力传感器6和限位开关2均与控制器连接。控制器为PLC控制器，包括PID控制模块，实现辅助气囊内部压力与轴流风扇7转速、密封法兰5开度之间的PID控制。

工作原理如下：

如图3、图4所示，当压力传感器6检测到辅助气囊欠压（超压）时控制信号发送至驱动电机1和轴流风扇7，轴流风扇7首先正转（反转）启动，经过短暂的延时后驱动电机1正转通过传动系统使密封法兰5向上打开，根据压力传感器6的读数控制轴流风扇7的转速以及密封法兰5的开合度，此时辅助气囊内部与外界空气连接，轴流风扇7将外界空气压入（排出）辅助气囊内部使其压强逐渐升高（降低）。当压力达到指定值后驱动电机1反转通过传动系统使密封法兰5向下闭合，直至触碰限位开关2下限后停止，短暂延时后轴流风扇7关闭，此时密封法兰5与壳体4通过密封垫密封而且传动机构3中梯形丝杠处于自锁状态无需外力辅助，辅助气囊内部与外界空气隔绝，完成欠压补气流程。

辅助气囊压力检测由压力传感器6实时检测，当辅助气囊压力与目标压力差超出允许范围时启动压差控制模块进行充放气操作。控制器采用辅助气囊内部压力与轴流风扇7转速、密封法兰5开度之间的PID控制，可根据当前辅助气囊压力与目标压力之间的差值大小动态调节驱动电机1控制的密封法兰5的位置和轴流风扇7的转速，从而起到空气流量的动态控制。当与目标压差较大时轴流风扇7处于高速状态，密封法兰5完全打开，此时辅助气囊与外界联通面积最大，空气流量最大，可实现快速充放气。在与目标压差逐渐减小的过程中密封法兰5逐渐减小开合大小，轴流风扇7同步降低转速，直至达到目标压力时密封法兰5闭合，轴流风扇7转速达到一个较低值，且在密封法兰5闭合后经短暂延时关闭。

本实用新型结构将充放气阀一体化集成，极大的减少了控制逻辑和零件数量，并且可实现辅助气囊压力的全自动控制，提高载人飞艇的可靠性和压强控制的精确性。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，其特征在于：包括控制器和充放气装置，所述充放气装置设于辅助气囊外侧且两者相通，所述充放气装置与外界相通，所述辅助气囊内装有轴流风扇，所述辅助气囊上装有压力传感器；

所述充放气装置、压力传感器均与控制器电信号连接，所述控制器用于根据压力传感器的压力数据发送启停信号给充放气装置和轴流风扇，将外界空气压入辅助气囊或将辅助气囊内空气排出。

2.根据权利要求1所述的一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，其特征在于：所述充放气装置包括壳体、密封机构、传动机构和到位检测机构，所述密封机构设于壳体内，所述密封机构固连有直线运动装置，所述直线运动装置与传动装置连接；

所述传动机构和到位检测机构均与控制器电信号连接，所述传动机构用于带动密封机构沿直线运动装置上下往复运动，所述到位检测机构用于密封机构运动至上下限时，由控制器发送停止信号给传动机构。

3.根据权利要求1所述的一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，其特征在于：所述控制器中包括PID控制模块。

4.根据权利要求2所述的一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，其特征在于：所述壳体的顶部和底部分别开有气流通道一和气流通道二，所述气流通道二设于轴流风扇上方。

5.根据权利要求2所述的一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，其特征在于：所述密封机构为密封法兰，所述直线运动装置为丝杠螺母副，所述丝杠螺母副的螺母与密封法兰固连，所述丝杠螺母副的丝杠顶端与传动装置连接。

6.根据权利要求2所述的一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，其特征在于：所述到位检测机构设于壳体内壁上，所述到位检测机构为限位开关或位移传感器。

7.根据权利要求2所述的一种载人飞艇辅助气囊压差控制机构，其特征在于：所述传动机构包括驱动电机，所述驱动电机安装在壳体一侧，所述传动机构为同步带传送机构或链传动机构。

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