專利名稱：一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置，屬于飛行器機載硬件技術(shù) 領(lǐng)域，具體涉及重量調(diào)節(jié)裝置殼體、重量調(diào)節(jié)裝置控制器等。
背景技術(shù)：
在依靠靜浮力來平衡重力的飛行器中，控制飛行器的升降是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。因 此，機載重量調(diào)節(jié)裝置是實現(xiàn)飛行器穩(wěn)定升空和安全降落的關(guān)鍵設(shè)備。一般的重量調(diào)節(jié)裝 置主要使用電機打開閥門來使裝載物落下進行重量調(diào)節(jié)，這種方式電機容易被重物卡住且 受環(huán)境的影響較大，可靠性不高，同時耗電量較大。為解決此問題，本發(fā)明應(yīng)用磁場原理來 實現(xiàn)重量的連續(xù)量調(diào)節(jié)，并使用切割器控制裝置的開關(guān)量調(diào)節(jié)，以及使用微動開關(guān)實現(xiàn)裝 置的狀態(tài)反饋，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)的耗電量。本發(fā)明的重量調(diào)節(jié)裝置屬于飛行器機載硬件的一部分，可以應(yīng)用于靜浮力飛行器 的升降控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置，應(yīng)用該裝 置，可以可靠的實現(xiàn)靜浮力飛行器的重量調(diào)節(jié)，根據(jù)需求來控制重量調(diào)節(jié)的速度，并具有開 關(guān)量調(diào)節(jié)的功能，提高調(diào)節(jié)重量的可靠性，降低系統(tǒng)耗電量。本發(fā)明是一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置，其主要內(nèi)容包括重量調(diào)節(jié) 裝置殼體和重量調(diào)節(jié)裝置控制器兩部分。重量調(diào)節(jié)裝置殼體的主要作用是提供裝載重物的空間，要求有足夠的強度，并且 本身的重量輕，可以在飛行器上安裝連接。重量調(diào)節(jié)裝置殼體呈倒梯臺狀，由殼體框架、四 塊側(cè)面板和一塊頂面板組成，使用螺釘將它們連接在一起；其中所有零件都使用鋁合金作 為材料。重量調(diào)節(jié)裝置控制器主要作用是實現(xiàn)重量的連續(xù)量調(diào)節(jié)，開關(guān)量調(diào)節(jié)和開關(guān)量狀 態(tài)反饋的作用?？刂破髦饕ㄒ粋€控制器殼體，用于固定控制器中所有元部件。頂部設(shè)有圓孔，用于安裝連續(xù)量 調(diào)節(jié)組件并連續(xù)量調(diào)節(jié)組件中的鐵芯能夠嵌在圓孔中；側(cè)壁有兩個螺紋安裝孔，用于安裝 開關(guān)量狀態(tài)反饋的微動開關(guān)；一個控制器懸掛耳片，固定在控制器殼體外表面，通過銷釘和殼體懸掛耳片相連， 從而實現(xiàn)重量調(diào)節(jié)裝置殼體和控制器的連接，并使控制器可繞著銷釘轉(zhuǎn)動；控制器繩索固定耳片，固定在控制器殼體外表面，通過繩索把控制器的另一側(cè)也 與重量調(diào)節(jié)裝置的殼體相連，把殼體和控制器組成一個固定不動的整體；一個航空插頭，固定在控制器殼體上，用于實現(xiàn)控制器殼體外部和內(nèi)部信號的連 通；控制器端蓋，把控制器密封起來，并同樣設(shè)有一圓孔，使連續(xù)量調(diào)節(jié)組件中的鐵芯
3能夠穿過此圓孔；連續(xù)量調(diào)節(jié)組件，由兩塊組件框架上下面板、兩塊組件框架側(cè)面板、一個電磁線 圈、一個鐵芯和兩塊永磁鐵組成。其中，鐵芯嵌在電磁線圈的內(nèi)圓柱面上，而鐵芯本身是中 空的圓柱狀，以便重物從鐵芯中間的圓柱孔中落下?？蚣艿纳舷旅姘搴蛡?cè)面板形成一個四 方體框架，把電磁線圈嵌入到框架中。同時永磁鐵用螺釘固定在組件框架的兩側(cè)面板上。整 個連續(xù)量調(diào)節(jié)組件嵌于控制器殼體的內(nèi)部，使鐵芯穿過控制器殼體和控制器端蓋的圓孔。一個微動開關(guān)，固定在控制器殼體的內(nèi)側(cè)壁上，與側(cè)壁上的兩個螺紋孔相連，用于 反饋控制器與殼體是否分離的信號。為了增加系統(tǒng)的可靠性，增加開關(guān)量的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)一次性的拋重，本發(fā)明可以進 一步包括一個電控的切割器，安裝在連接繩索上。本發(fā)明為一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置，應(yīng)用該裝置，可以實現(xiàn)靜 浮力飛行器重量的連續(xù)量調(diào)節(jié)和開關(guān)量調(diào)節(jié)，并可以反饋調(diào)節(jié)裝置的狀態(tài)，加強了重量調(diào) 節(jié)裝置的可靠性，且整個裝置耗電量小，滿足飛行器的功率要求。該重量調(diào)節(jié)裝置已在某型 靜浮力飛行器上得到成功應(yīng)用。


圖1重量調(diào)節(jié)裝置總體圖1
圖2重量調(diào)節(jié)裝置總體圖2
圖3重量調(diào)節(jié)裝置殼體圖
圖4重量調(diào)節(jié)裝置殼體框架圖
圖5重量調(diào)節(jié)裝置控制器詳圖
圖6控制器中連續(xù)量調(diào)節(jié)組件詳圖
圖7重量調(diào)節(jié)裝置開關(guān)量控制后的動作圖
圖號說明
11重量調(diào)節(jié)裝置殼體 12量調(diào)節(jié)裝置控制器
13殼體和控制連接銷釘 14殼體和控制連接繩索
15切割器
21重量調(diào)節(jié)裝置殼體框架22殼體側(cè)面板
23殼體頂板
31殼體側(cè)肋32殼體底肋
33殼體頂肋34殼體中間加強肋
35殼體下底板36殼體懸掛耳片
41控制器殼體42控制器懸掛耳片
43控制器繩索固定耳片44航空插頭
45控制器端蓋46連續(xù)量調(diào)節(jié)組件
47微動開關(guān)
51組件框架上下面板52組件框架側(cè)面板
53電磁線圈54鐵芯
55永磁鐵
具體實施例方式如圖1和圖2所示，一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置主要由殼體11和 控制器12兩部分組成，兩者通過連接銷釘13和連接繩索14組合成一個整體。如圖3所示，重量調(diào)節(jié)裝置殼體的主要作用是提供裝載重物的空間，要求有足夠 的強度，并且本身的重量輕，可以在飛行器上安裝連接。據(jù)此，殼體設(shè)計呈倒梯臺狀。重量 調(diào)節(jié)裝置殼體由殼體框架21、四塊側(cè)面板22和一塊頂面板23組成，使用螺釘將它們連接在 一起。其中所有零件都使用鋁合金作為材料，以達到強度重量比大的目的。如圖4所示，重量調(diào)節(jié)裝置殼體框架由四根側(cè)肋31、四根底肋32、四根頂肋33、四 根中間加強肋34、一塊下底板35和一個殼體懸掛耳片36組成的，通過螺釘?shù)倪B接，構(gòu)成一 個倒梯臺的形狀。使用這種形狀，側(cè)板有效的分擔(dān)下底板的承重，并減少了連續(xù)量調(diào)節(jié)后剩 余的重量。一個殼體懸掛耳片36，安裝在其中一根底肋的側(cè)面，提供控制器安裝接口 ；如圖5所示，重量調(diào)節(jié)裝置控制器由控制器殼體41、控制器懸掛耳片42、控制器繩 索固定耳片43、航空插頭44、控制器端蓋45、連續(xù)量控制組件46和微動開關(guān)47組成。各種 器件和組件用螺釘固定于控制器殼體的外部或內(nèi)部。其中控制器殼體41，用于固定控制器中所有元部件。頂部設(shè)有圓孔，用于安裝連 續(xù)量調(diào)節(jié)組件并使連續(xù)量調(diào)節(jié)組件中的鐵芯能夠嵌在圓孔中；側(cè)壁有兩個螺紋安裝孔，用 于安裝開關(guān)量狀態(tài)反饋的微動開關(guān)；控制器懸掛耳片42，固定在控制器殼體41外表面，通過銷釘和殼體懸掛耳片36相 連，從而實現(xiàn)重量調(diào)節(jié)裝置殼體和控制器的連接，并使控制器可繞著銷釘轉(zhuǎn)動；控制器繩索固定耳片43，固定在控制器殼體41外表面，通過繩索14把控制器的另 一側(cè)也與重量調(diào)節(jié)裝置的殼體相連，把殼體和控制器組成一個固定不動的整體。航空插頭44，固定在控制器殼體上，用于實現(xiàn)控制器殼體外部和內(nèi)部信號的連 通；控制器端蓋45，把控制器密封起來，并同樣設(shè)有一圓孔，使連續(xù)量調(diào)節(jié)組件中的鐵 芯能夠穿過此圓孔；連續(xù)量調(diào)節(jié)組件46，由兩塊組件框架上下面板51、兩塊組件框架側(cè)面板52、一個 電磁線圈53、一個鐵芯54和兩塊永磁鐵55組成。其中，鐵芯54嵌在電磁線圈53的內(nèi)圓柱 面上，而鐵芯本身是中空的圓柱狀，以便重物從鐵芯中間的圓柱孔中落下?？蚣艿纳舷旅姘?和側(cè)面板形成一個四方體框架，把電磁線圈嵌入到框架中。同時永磁鐵用螺釘固定在組件 框架的兩側(cè)面板上。整個連續(xù)量調(diào)節(jié)組件嵌于控制器殼體的內(nèi)部，使鐵芯54穿過控制器殼 體41和控制器端蓋45的圓孔。如圖6所示。一個微動開關(guān)47，固定在控制器殼體的內(nèi)側(cè)壁上，與側(cè)壁上的兩個螺紋孔相連，用 于反饋控制器與殼體是否分離的信號。為了增加系統(tǒng)的可靠性，增加開關(guān)量的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)一次性的拋重。如圖2所示，本 發(fā)明可以進一步包括一個電控的切割器15，安裝在連接繩索14上。當(dāng)連續(xù)量調(diào)節(jié)失效后， 可以給切割器發(fā)送一個DO信號，此時切割器會把繩索切斷，由于重力的作用，控制器會打 開，呈現(xiàn)如圖7的狀態(tài)，從而使殼體里的裝載物一次性的拋下。
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重量調(diào)節(jié)裝置的控制器是本發(fā)明的核心，它可實現(xiàn)重物的連續(xù)量調(diào)節(jié)、開關(guān)量調(diào) 節(jié)和開關(guān)量反饋等目的。外部設(shè)備只要通過航空插頭44提供兩個28V的DO信號和一個DI 信號就可以實現(xiàn)重量調(diào)節(jié)裝置的所有功能。重量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)圖1 圖6的要求組裝完成后，構(gòu)成了重量調(diào)節(jié)裝置的整體，可 以實現(xiàn)重物的連續(xù)量調(diào)節(jié)、開關(guān)量調(diào)節(jié)和開關(guān)量反饋等功能。本發(fā)明是使用磁場原理來實現(xiàn)重物的連續(xù)量調(diào)節(jié)的。因此在重量調(diào)節(jié)裝置裝載物 上，選用了密度大的、適合在磁場中工作的鑄鋼丸。在平時的狀態(tài)下，外部設(shè)備沒有給重量 調(diào)節(jié)裝置DO信號，電磁線圈沒有通電而不會產(chǎn)生磁場，此時由于連續(xù)量調(diào)節(jié)組件46兩側(cè)的 永磁鐵產(chǎn)生磁場，把鑄鋼丸磁化，從而使鑄鋼丸吸附在鐵芯54的內(nèi)壁上。這樣，鐵芯中的圓 柱孔被鋼鑄丸堵上，裝載物鑄鋼丸不會落下。當(dāng)需要調(diào)節(jié)重量時，外部設(shè)備給重量調(diào)節(jié)裝置 發(fā)送DO信號，線圈由于通電而產(chǎn)生的磁場，和永磁鐵產(chǎn)生的磁場相抵消，此時鑄鋼丸在沒 有磁場的作用下由于重力作用而落下。這樣，可以通過調(diào)整發(fā)送DO信號的時間從而實現(xiàn)調(diào) 節(jié)不同重量的目的。為了增加系統(tǒng)的可靠性，增加開關(guān)量的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)一次性的拋重。如圖2所示，本 發(fā)明增加了一個電控的切割器15安裝在連接繩索14上。當(dāng)連續(xù)量調(diào)節(jié)失效后，可以給切 割器發(fā)送一個DO信號，此時切割器會把繩索切斷，由于重力的作用，控制器會打開，呈現(xiàn)如 圖7的狀態(tài)，從而使殼體里的裝載物一次性的拋下。本發(fā)明還提供了開關(guān)量的反饋信號用來觀測重量調(diào)節(jié)裝置的狀態(tài)。在控制器未 打開時，由于裝置殼體和控制器兩者緊貼在一起，微動開關(guān)處于閉合的狀態(tài)，當(dāng)控制器打開 后，微動開關(guān)處于開路狀態(tài)。這樣外部設(shè)備通過檢測DI信號的變化，實現(xiàn)對重量調(diào)節(jié)裝置 狀態(tài)的觀測。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置，其主要包括重量調(diào)節(jié)裝置殼體和重量 調(diào)節(jié)裝置控制器；重量調(diào)節(jié)裝置殼體呈倒梯臺狀，由殼體框架、四塊側(cè)面板和一塊頂面板組 成，使用螺釘將它們連接在一起；其中所有零件都使用鋁合金作為材料，其特征在于該重 量調(diào)節(jié)裝置控制器包括一個控制器殼體，頂部設(shè)有圓孔，用于安裝一個連續(xù)量調(diào)節(jié)組件；側(cè)壁有兩個螺紋安裝 孔，用于安裝開關(guān)量狀態(tài)反饋的微動開關(guān)；一個控制器懸掛耳片，固定在控制器殼體外表面，通過銷釘和殼體懸掛耳片相連，從而 實現(xiàn)重量調(diào)節(jié)裝置殼體和控制器的連接，并使控制器可繞著銷釘轉(zhuǎn)動；控制器繩索固定耳片，固定在控制器殼體外表面，通過繩索把控制器的另一側(cè)也與重 量調(diào)節(jié)裝置的殼體相連，把殼體和控制器組成一個固定不動的整體；一個航空插頭，固定在控制器殼體上，用于實現(xiàn)控制器殼體外部和內(nèi)部信號的連通； 控制器端蓋，把控制器密封起來，并同樣設(shè)有一圓孔，使連續(xù)量調(diào)節(jié)組件中的鐵芯能夠 穿過此圓孔；連續(xù)量調(diào)節(jié)組件，由兩塊組件框架上下面板、兩塊組件框架側(cè)面板、一個電磁線圈、一 個鐵芯和兩塊永磁鐵組成；其中，鐵芯為中空的圓柱狀，嵌在電磁線圈的內(nèi)圓柱面上；框架 的上下面板和側(cè)面板形成一個四方體框架，把電磁線圈嵌入到框架中；永磁鐵固定在組件 框架的兩側(cè)面板上；整個連續(xù)量調(diào)節(jié)組件嵌于控制器殼體的內(nèi)部，使鐵芯穿過控制器殼體 和控制器端蓋的圓孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于 所述的重量調(diào)節(jié)裝置可進一步包括一個微動開關(guān)，固定在控制器殼體的內(nèi)側(cè)壁上，與側(cè)壁 上的兩個螺紋孔相連，用于反饋控制器與殼體是否分離的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于 所述的重量調(diào)節(jié)裝置可進一步包括一個電控的切割器，安裝在繩索上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于靜浮力飛行器中的重量調(diào)節(jié)裝置，其主要包括重量調(diào)節(jié)裝置殼體和重量調(diào)節(jié)裝置控制器；重量調(diào)節(jié)裝置殼體呈倒梯臺狀，由殼體框架、四塊側(cè)面板和一塊頂面板組成，該重量調(diào)節(jié)裝置控制器包括一個控制器殼體，一個控制器懸掛耳片，控制器繩索固定耳片，一個航空插頭，控制器端蓋，連續(xù)量調(diào)節(jié)組件，由兩塊組件框架上下面板、兩塊組件框架側(cè)面板、一個電磁線圈、一個鐵芯和兩塊永磁鐵組成；其中在連續(xù)量調(diào)節(jié)功能中，線圈通電產(chǎn)生磁場可以抵消永磁鐵的磁場，使裝載物消磁而從殼體中落下。開關(guān)量調(diào)節(jié)是使用切割器切斷繩索實現(xiàn)控制器與殼體的分離。開關(guān)量反饋則使用微動開關(guān)的閉合和斷開來反饋重量調(diào)節(jié)裝置的狀態(tài)。
文檔編號G05D15/00GK102004504SQ20101050486
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者梁浩全, 梁灶清, 祝明, 鄭澤偉 申請人:北京航空航天大學(xué)