一种用于载人飞艇压舱物系统的放水装置的制作方法

本发明涉及但不限于飞艇重力控制，尤指一种用于载人飞艇压舱物系统的放水装置。

背景技术：

1、载人飞艇是用于观光、旅游、运输等用途的有人驾驶浮空飞行器。根据faa p-8110-2《飞艇设计准则》的2.11条款，即“在任何飞行情况下，飞艇发生一发或多发失效以后，必须能够只使用指定压舱物而快速自行恢复平衡状态”的要求，因此载人飞艇需要配备压舱物系统，以便在发动机失效导致飞艇丧失动力或在飞艇动力或升力不足的情况下，通过快速释放压舱物使飞艇在短时间内减少自身重量，维持飞艇升力和重力的相对平衡，避免由于动力或升力不足导致飞艇不可控坠地造成艇毁人亡，从而保障飞艇及人员安全。

2、目前对载人飞艇压舱物系统及其放水装置的研究较少，目前市面上的放水装置主要在日常生活或工业上使用，因其存在的局限性而无法运用于载人飞艇压舱物系统。

技术实现思路

1、本发明的目的：为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于载人飞艇压舱物系统的放水装置，以解决现有应用在日常生活或工业使用的放水装置，由于存在局限性而无法应用于载人飞艇压舱物系统的问题，且目前缺少对载人飞艇压舱物系统中放水装置研究。

2、本发明的技术方案：本发明实施例提供一种用于载人飞艇压舱物系统的放水装置，包括：钢索固定板1、具有紧固件的推拉钢索2、多根支撑柱3、阀盖4、阀座5、阀芯组件、至少2套弹簧开关机构和放水管9；

3、其中，所述阀座5的底端开口套设安装放水管9，顶端开口处设置有用于密封阀座5开口的阀芯组件，阀座5的顶部端面通过设置多个支撑柱3架设安装阀盖4，阀盖4的顶部端面通过设置多个支撑柱3架设安装钢索固定板1，且阀芯组件的顶部端面与阀盖4之间设置有至少2套弹簧开关机构，用于提供阀盖4与阀芯组件之间的活动连接结构，并使得阀芯组件可沿弹簧开关机构的轴向运动；

4、所述推拉钢索2的一端穿过钢索固定板1的通孔后，通过其紧固件紧固安装在钢索固定板1上，穿过钢索固定板1的端部穿过阀盖4上的开口区后，与阀芯组件的顶部端面固定连接，推拉钢索2位于钢索固定板1外侧的另一端与操纵机构固定连接；以通过操纵机构对推拉钢索2的提拉操作带动阀芯组件沿弹簧开关机构的轴向向上运动，从而打开放水装置的阀口。

5、可选地，如上所述的用于载人飞艇压舱物系统的放水装置中，所述阀芯组件包括：密封垫6、阀芯7、密封垫固定板8；

6、所述阀芯7顶部端面为平面，与推拉钢索2穿过钢索固定板1的一端固定连接，阀芯7的底部设置有向下凸出的环形凸台，环形凸台的周圈套设安装密封垫6，且密封垫6与环形凸台的底部端面设置有环形结构的密封垫固定板8，并通过螺栓连接密封垫固定板8与阀芯7，从而固定安装密封垫6和阀芯7，使得放水装置关闭时，通过阀座5的顶部开口端为密封垫6提供支撑面。

7、可选地，如上所述的用于载人飞艇压舱物系统的放水装置中，

8、所述阀芯7的顶部端面与阀盖4之间均有设置有至少2套弹簧开关机构，且阀盖4用于安装弹簧开关机构的位置开设有通孔。

9、可选地，如上所述的用于载人飞艇压舱物系统的放水装置中，每套弹簧开关机构包括：导向杆支座10、导向杆11、弹簧调节座12、导向套筒13和弹簧14；

10、其中，导向杆支座10以其平面端固定安装在阀芯7的顶部端面，导向套筒13以其平面端固定安装在阀盖4的底部端面，导向套筒13的导向通孔与阀盖4上对应位置的通孔连通，且导向套筒13外部套设安装有弹簧调节座12，以通过导向套筒13调节弹簧调节座12的垂向安装位置；

11、所述导向杆11底端插入导向杆支座10的导向槽内，顶端插入导向套筒13的导向槽内，并可从阀盖4的通孔中伸出，弹簧14套设在导向杆11外部，两端位于导向杆支座10和弹簧调节座12之间。

12、可选地，如上所述的用于载人飞艇压舱物系统的放水装置中，

13、每套弹簧开关机构，用于通过相对安装的导向杆支座10和导向套筒13对导向杆11进行轴向定位安装，并通过调节弹簧调节座12在导向套筒13轴向上安装高度调节弹簧14顶端高度，从而对弹簧14的预紧力进行调节。

14、可选地，如上所述的用于载人飞艇压舱物系统的放水装置中，

15、每套弹簧开关机构，还用于在通过操纵机构对推拉钢索2施加提拉操作时，由推拉钢索2带动阀芯7、密封垫6、密封垫固定板8，以及导向杆支座10和导向杆11沿导向杆11轴向同步向上运动，压缩弹簧14，并使得导向杆11顶端从阀盖4的通孔伸出，以开启放水装置的阀芯组件，使得水箱内水从阀座5的底端开口和放水管9流出。

16、可选地，如上所述的用于载人飞艇压舱物系统的放水装置中，

17、每套弹簧开关机构，还用于取消操纵机构的操纵后，在弹簧开关机构中弹簧14的弹力作用下，推动阀芯7、密封垫6和密封垫固定板8同步向下运动，并与阀座5压紧贴合。

18、可选地，如上所述的用于载人飞艇压舱物系统的放水装置中，所述操纵机构设置为：手动操纵杆15；

19、所述推拉钢索2位于钢索固定板1外侧的另一端与手动操纵杆15连接，用于通过手动操纵杆15绕轴运动带动推拉钢索2和阀芯7执行上、下运动，从而实现对放水装置中阀芯组件的开启或关闭控制；

20、其中，所述手动操纵杆15中具有齿轮盘结构，用于在操作过程中固定在齿轮盘的任意齿轮位置，使推拉钢索2具有不同的运动行程，以通过推拉钢索2的运动行程调整阀芯7具有不同的开启高度，从而调整放水装置排水速率。

21、可选地，如上所述的用于载人飞艇压舱物系统的放水装置中，所述操纵机构设置为：电动机构16；

22、所述推拉钢索2位于钢索固定板1外侧的另一端与电动机构16连接，通过电动机构16的收杆和推杆动作带动推拉钢索2和阀芯7执行上、下运动，从而实现对放水装置中阀芯组件的开启或关闭控制，且电动推杆具有不同的行程，以通过推拉钢索2的运动行程调整阀芯7具有不同的开启高度，从而调整放水装置排水速率。

23、可选地，如上所述的用于载人飞艇压舱物系统的放水装置中，所述放水装置中阀座5内径为水流出口的口径，放水装置的水流出口半径的设计方式为：

24、步骤1，根据平均排水速率不小于378l/min的要求，计算排空水箱内的水所需的时间为：

25、

26、其中，v为水箱容积，qmin为平均排水速率最小值，t为以速率qmin进行排水所需的水箱排空时间；

27、步骤2，将放水装置的阀座5等效为薄壁容器上的孔口，获取其流速计算方式为：

28、

29、a＝πr2；

30、其中，q为水箱实际排水速率，μ为流量系数，a为放水装置的水流出口面积，g为重力加速度，h为水箱初始水位高度，π为圆周率，r为放水装置的水流出口半径；

31、步骤3，根据根据流体力学对非恒定出流的计算方式，即变水位出流的排空时间等于初始水位高度下流出同体积的液体所需时间的两倍，可得：

32、

33、其中，t’为变水位出流的排空时间，qmmax为平均排水速率最大值；

34、步骤4，基于步骤2和步骤3的计算公式，得到所述放水装置的水流出口半径r为：

35、

36、本发明的有益效果：本发明实施例结合《飞艇设计准则》的具体要求，提供一种用于载人飞艇压舱物系统的放水装置，该装置结构制造简单、重量轻成本低，可以满足飞艇最大排水速率和排水速率可调节的要求，并且具备将手动控制拓展为电动控制的能力，提高了放水装置的适用性，为载人飞艇压舱物系统中放水装置的结构形式和参数设计提供了新的方法和思路，具有如下有益效果：

37、(1)对于用于载人飞艇压舱物系统的放水装置，提供了手动操纵杆控制和电动机构电动控制两种不同的控制方式，对于同一装置，只需更改控制机构，即可实现对放水装置的手动操纵控制和电动控制的切换，使放水装置具备将手动控制转换为电动控制的延展能力，提高放水装置的适用性；

38、(2)提供了计算飞艇压舱物系统放水装置水流出口半径r的具体方式，确保放水装置的排水速率满足《飞艇设计准则》中不小于378l/min的要求；通过手动操纵机构15或电动机构16运动不同的行程来调节钢索的行程，使阀芯7开启不同的高度，从而调节放水装置在单位时间内通过的水流量大小，实现放水装置满足不同排水速率需求的功能；

39、(3)采用多组弹簧开关机构均匀分布并作用在阀芯7的方式，使密封垫6与阀座5接触面受力均匀，保证放水装置在关闭时具有良好的密封性；通过调节弹簧调节座12的安装高度，改变弹簧14的压缩量，为放水装置提供了可调节的密封预紧力，便于在安装调试阶段调整弹簧密封力，使其满足放水装置的密封性要求。

40、(4)放水装置结构简单重量轻，制造成本低，满足飞艇对设备轻量化的要求。该装置为塔型结构，对水流几乎无遮挡，避免了因流阻对排水速率产生不利影响；通过可拆卸的密封垫固定板8对密封垫6进行安装固定，使密封垫6的安装、更换操作简单方便。