[發明專利]用于浮空器的排氣裝置

有效

• 申請號: 201310740672.1
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103711977A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 王立祥;何小輝;祝榕辰;張冬輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: F16K31/06
• 分類號: F16K31/06;B64B1/62;F16K1/18;F16K1/32;F16K1/36
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 胡強

技術領域

本發明涉及浮空器技術領域，具體涉及用于浮空器的排氣裝置。

背景技術

浮空器一般是指比重輕于空氣的、依靠大氣浮力升空的軟結構飛行器。浮空器由高分子復合材料制成的氣囊和布設在氣囊之上的各種設備及有效載荷組成，氣囊內充入密度比空氣小的浮升氣體，氣囊內外氣體的密度差提供浮空器浮力，從而完成浮空器升空。浮空器一般包括氣球和飛艇。成形的浮空器從地面開始升空，隨著飛行高度增加，外界空氣密度和大氣壓力逐漸減小，浮空器內的浮升氣體體積迅速膨脹。為了安全和保持浮空器氣動外形，浮空器需要排出一定的內部氣體，調節內外壓差到一定范圍，這個范圍是由材料強度、飛行策略、氣動參數決定。即使浮空器錨泊在地面或在一定高度飛行，隨著環境溫度的升高，浮空器的內部氣體也會膨脹，這時就要排出一定的氣體，否則會因為壓力過高使囊體破裂。因此，浮空器在地面錨泊、成形升空和高空駐留過程中均需要排氣裝置來將其內外壓差維持在一定范圍內。

近些年以來，高空飛艇一度成為了研究的熱點，它們的最終飛行高度一般都在18km以上，在這一高度，空氣密度不到地面的十分之一，飛艇從地面到達這一高度后，內部的浮升氣體膨脹十倍以上。因此成形升空過程中，需要排出大量的氣體來維持艇體內外壓差平衡，排氣速度由升空速度和飛艇體積決定，體積越大，升空越快，排氣速度就需要越快。

如圖1所示，現有的排氣裝置包括閥體100、閥蓋200、電機300和絲桿400。該排氣裝置通過電機300帶動齒輪并通過絲桿螺母的方式變轉動為直線運動地啟閉閥門，即垂直開啟或關閉閥門。采用這種排氣裝置主要存在以下兩方面的問題：

1.排氣效率低。這是因為該排氣裝置中的閥蓋200和絲桿400是固定連接的，閥蓋200和絲桿400只能做直線運動，即只能豎直(垂直)上升和下降，在排氣裝置打開時閥蓋200對流出氣體有一定的阻擋作用，減緩了氣體的排放速度；

2.閥蓋200關閉的時間長，影響氣囊內外壓差的精確控制。這是因為，閥蓋200的關閉需通過電機300帶動絲桿400的轉動來實現，但由于浮空器需升空質量不易過大，這樣安裝于閥門上電機300和絲桿400也均不可能太大。另外，對絲桿400的螺距也要求其不可能太大，而電機300轉動也不可能太快否則扭矩不夠，而同時為了有利于排氣，閥蓋200開啟行程需要很長，這樣，在關閉閥蓋200的時候，絲桿400螺母(螺紋)的運動方式不可能太快，一般需要5-10秒，在這個過程中，氣囊內外壓差已經發生改變，例如當操作者在壓差為4g的時候啟動關閉排氣裝置的命令時，閥門徹底關閉需要5-10秒，這樣當關上后，壓差就已變成了3.8g左右，因此閥門關閉的不及時，會影響壓差控制精度。

發明內容

因此，本發明旨在提供一種排氣效率高的用于浮空器的排氣裝置。

為實現上述目的，本發明提供一種用于浮空器的排氣裝置，包括閥門，閥門包括具有閥口的閥體和可啟閉地覆蓋閥口的閥蓋，閥體通過閥體安裝機構沿浮空器氣囊的周向固定在氣囊的吸排氣口，其中，閥蓋通過包括啟閉裝置的控制裝置可啟閉地覆蓋閥口，啟閉裝置包括：連接閥蓋的驅動機構，驅動機構用于驅動閥蓋豎直提升至預定高度并在閥蓋被豎直提升至預定高度后驅動閥蓋傾轉至并保持在預定角度；以及閥蓋復位機構，其與閥蓋連接并在驅動機構對閥蓋的驅動停止后推動閥蓋回復至覆蓋閥口。

本發明的用于浮空器的排氣裝置，通過驅動機構首先將閥蓋沿豎直方向提升至預定高度再將該閥蓋傾轉至并保持在預定角度，這樣，由于排氣裝置在排氣的過程中，閥蓋與水平面成預定的角度設置，增大了排氣面積，降低了自浮空器內排出的氣體與閥蓋之間的碰撞，使氣體的排放更加順暢，提高了氣體排放速度，排氣效率高。

作為一種優選方案，控制裝置還包括電磁鐵，啟閉裝置與電磁鐵配合以在電磁鐵的通電狀態下使閥蓋關閉并在電磁鐵的斷電狀態下使閥蓋開啟。

在本發明的用于浮空器的排氣裝置中，設置電磁鐵以及與電磁鐵配合的啟閉裝置，從而一旦電磁鐵通電，則啟閉裝置即將閥蓋關閉，關閉時間短，并且一旦電磁鐵斷電，則啟閉裝置便將閥蓋打開進行排氣，操作簡單。

優選地，驅動機構與電磁鐵配合以便能在電磁鐵的斷電狀態下驅動閥蓋豎直提升和隨后傾轉并且在電磁鐵的通電狀態下無法對閥蓋進行驅動。