专利名称：一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置的制作方法
技术领域：
本发明为一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置，属于飞行器机载硬件技术 领域，具体涉及重量调节装置壳体、重量调节装置控制器等。
背景技术：
在依靠静浮力来平衡重力的飞行器中，控制飞行器的升降是十分关键的环节。因 此，机载重量调节装置是实现飞行器稳定升空和安全降落的关键设备。一般的重量调节装 置主要使用电机打开阀门来使装载物落下进行重量调节，这种方式电机容易被重物卡住且 受环境的影响较大，可靠性不高，同时耗电量较大。为解决此问题，本发明应用磁场原理来 实现重量的连续量调节，并使用切割器控制装置的开关量调节，以及使用微动开关实现装 置的状态反馈，提高了系统的可靠性，降低了系统的耗电量。本发明的重量调节装置属于飞行器机载硬件的一部分，可以应用于静浮力飞行器 的升降控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置，应用该装 置，可以可靠的实现静浮力飞行器的重量调节，根据需求来控制重量调节的速度，并具有开 关量调节的功能，提高调节重量的可靠性，降低系统耗电量。本发明是一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置，其主要内容包括重量调节 装置壳体和重量调节装置控制器两部分。重量调节装置壳体的主要作用是提供装载重物的空间，要求有足够的强度，并且 本身的重量轻，可以在飞行器上安装连接。重量调节装置壳体呈倒梯台状，由壳体框架、四 块侧面板和一块顶面板组成，使用螺钉将它们连接在一起；其中所有零件都使用铝合金作 为材料。重量调节装置控制器主要作用是实现重量的连续量调节，开关量调节和开关量状 态反馈的作用。控制器主要包括一个控制器壳体，用于固定控制器中所有元部件。顶部设有圆孔，用于安装连续量 调节组件并连续量调节组件中的铁芯能够嵌在圆孔中；侧壁有两个螺纹安装孔，用于安装 开关量状态反馈的微动开关；一个控制器悬挂耳片，固定在控制器壳体外表面，通过销钉和壳体悬挂耳片相连， 从而实现重量调节装置壳体和控制器的连接，并使控制器可绕着销钉转动；控制器绳索固定耳片，固定在控制器壳体外表面，通过绳索把控制器的另一侧也 与重量调节装置的壳体相连，把壳体和控制器组成一个固定不动的整体；一个航空插头，固定在控制器壳体上，用于实现控制器壳体外部和内部信号的连 通；控制器端盖，把控制器密封起来，并同样设有一圆孔，使连续量调节组件中的铁芯
3能够穿过此圆孔；连续量调节组件，由两块组件框架上下面板、两块组件框架侧面板、一个电磁线 圈、一个铁芯和两块永磁铁组成。其中，铁芯嵌在电磁线圈的内圆柱面上，而铁芯本身是中 空的圆柱状，以便重物从铁芯中间的圆柱孔中落下。框架的上下面板和侧面板形成一个四 方体框架，把电磁线圈嵌入到框架中。同时永磁铁用螺钉固定在组件框架的两侧面板上。整 个连续量调节组件嵌于控制器壳体的内部，使铁芯穿过控制器壳体和控制器端盖的圆孔。一个微动开关，固定在控制器壳体的内侧壁上，与侧壁上的两个螺纹孔相连，用于 反馈控制器与壳体是否分离的信号。为了增加系统的可靠性，增加开关量的调节来实现一次性的抛重，本发明可以进 一步包括一个电控的切割器，安装在连接绳索上。本发明为一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置，应用该装置，可以实现静 浮力飞行器重量的连续量调节和开关量调节，并可以反馈调节装置的状态，加强了重量调 节装置的可靠性，且整个装置耗电量小，满足飞行器的功率要求。该重量调节装置已在某型 静浮力飞行器上得到成功应用。
图1重量调节装置总体图1
图2重量调节装置总体图2
图3重量调节装置壳体图
图4重量调节装置壳体框架图
图5重量调节装置控制器详图
图6控制器中连续量调节组件详图
图7重量调节装置开关量控制后的动作图
图号说明
11重量调节装置壳体 12量调节装置控制器
13壳体和控制连接销钉 14壳体和控制连接绳索
15切割器
21重量调节装置壳体框架22壳体侧面板
23壳体顶板
31壳体侧肋32壳体底肋
33壳体顶肋34壳体中间加强肋
35壳体下底板36壳体悬挂耳片
41控制器壳体42控制器悬挂耳片
43控制器绳索固定耳片44航空插头
45控制器端盖46连续量调节组件
47微动开关
51组件框架上下面板52组件框架侧面板
53电磁线圈54铁芯
55永磁铁
具体实施例方式如图1和图2所示，一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置主要由壳体11和 控制器12两部分组成，两者通过连接销钉13和连接绳索14组合成一个整体。如图3所示，重量调节装置壳体的主要作用是提供装载重物的空间，要求有足够 的强度，并且本身的重量轻，可以在飞行器上安装连接。据此，壳体设计呈倒梯台状。重量 调节装置壳体由壳体框架21、四块侧面板22和一块顶面板23组成，使用螺钉将它们连接在 一起。其中所有零件都使用铝合金作为材料，以达到强度重量比大的目的。如图4所示，重量调节装置壳体框架由四根侧肋31、四根底肋32、四根顶肋33、四 根中间加强肋34、一块下底板35和一个壳体悬挂耳片36组成的，通过螺钉的连接，构成一 个倒梯台的形状。使用这种形状，侧板有效的分担下底板的承重，并减少了连续量调节后剩 余的重量。一个壳体悬挂耳片36，安装在其中一根底肋的侧面，提供控制器安装接口 ；如图5所示，重量调节装置控制器由控制器壳体41、控制器悬挂耳片42、控制器绳 索固定耳片43、航空插头44、控制器端盖45、连续量控制组件46和微动开关47组成。各种 器件和组件用螺钉固定于控制器壳体的外部或内部。其中控制器壳体41，用于固定控制器中所有元部件。顶部设有圆孔，用于安装连 续量调节组件并使连续量调节组件中的铁芯能够嵌在圆孔中；侧壁有两个螺纹安装孔，用 于安装开关量状态反馈的微动开关；控制器悬挂耳片42，固定在控制器壳体41外表面，通过销钉和壳体悬挂耳片36相 连，从而实现重量调节装置壳体和控制器的连接，并使控制器可绕着销钉转动；控制器绳索固定耳片43，固定在控制器壳体41外表面，通过绳索14把控制器的另 一侧也与重量调节装置的壳体相连，把壳体和控制器组成一个固定不动的整体。航空插头44，固定在控制器壳体上，用于实现控制器壳体外部和内部信号的连 通；控制器端盖45，把控制器密封起来，并同样设有一圆孔，使连续量调节组件中的铁 芯能够穿过此圆孔；连续量调节组件46，由两块组件框架上下面板51、两块组件框架侧面板52、一个 电磁线圈53、一个铁芯54和两块永磁铁55组成。其中，铁芯54嵌在电磁线圈53的内圆柱 面上，而铁芯本身是中空的圆柱状，以便重物从铁芯中间的圆柱孔中落下。框架的上下面板 和侧面板形成一个四方体框架，把电磁线圈嵌入到框架中。同时永磁铁用螺钉固定在组件 框架的两侧面板上。整个连续量调节组件嵌于控制器壳体的内部，使铁芯54穿过控制器壳 体41和控制器端盖45的圆孔。如图6所示。一个微动开关47，固定在控制器壳体的内侧壁上，与侧壁上的两个螺纹孔相连，用 于反馈控制器与壳体是否分离的信号。为了增加系统的可靠性，增加开关量的调节来实现一次性的抛重。如图2所示，本 发明可以进一步包括一个电控的切割器15，安装在连接绳索14上。当连续量调节失效后， 可以给切割器发送一个DO信号，此时切割器会把绳索切断，由于重力的作用，控制器会打 开，呈现如图7的状态，从而使壳体里的装载物一次性的抛下。
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重量调节装置的控制器是本发明的核心，它可实现重物的连续量调节、开关量调 节和开关量反馈等目的。外部设备只要通过航空插头44提供两个28V的DO信号和一个DI 信号就可以实现重量调节装置的所有功能。重量调节装置根据图1 图6的要求组装完成后，构成了重量调节装置的整体，可 以实现重物的连续量调节、开关量调节和开关量反馈等功能。本发明是使用磁场原理来实现重物的连续量调节的。因此在重量调节装置装载物 上，选用了密度大的、适合在磁场中工作的铸钢丸。在平时的状态下，外部设备没有给重量 调节装置DO信号，电磁线圈没有通电而不会产生磁场，此时由于连续量调节组件46两侧的 永磁铁产生磁场，把铸钢丸磁化，从而使铸钢丸吸附在铁芯54的内壁上。这样，铁芯中的圆 柱孔被钢铸丸堵上，装载物铸钢丸不会落下。当需要调节重量时，外部设备给重量调节装置 发送DO信号，线圈由于通电而产生的磁场，和永磁铁产生的磁场相抵消，此时铸钢丸在没 有磁场的作用下由于重力作用而落下。这样，可以通过调整发送DO信号的时间从而实现调 节不同重量的目的。为了增加系统的可靠性，增加开关量的调节来实现一次性的抛重。如图2所示，本 发明增加了一个电控的切割器15安装在连接绳索14上。当连续量调节失效后，可以给切 割器发送一个DO信号，此时切割器会把绳索切断，由于重力的作用，控制器会打开，呈现如 图7的状态，从而使壳体里的装载物一次性的抛下。本发明还提供了开关量的反馈信号用来观测重量调节装置的状态。在控制器未 打开时，由于装置壳体和控制器两者紧贴在一起，微动开关处于闭合的状态，当控制器打开 后，微动开关处于开路状态。这样外部设备通过检测DI信号的变化，实现对重量调节装置 状态的观测。
权利要求
1.一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置，其主要包括重量调节装置壳体和重量 调节装置控制器；重量调节装置壳体呈倒梯台状，由壳体框架、四块侧面板和一块顶面板组 成，使用螺钉将它们连接在一起；其中所有零件都使用铝合金作为材料，其特征在于该重 量调节装置控制器包括一个控制器壳体，顶部设有圆孔，用于安装一个连续量调节组件；侧壁有两个螺纹安装 孔，用于安装开关量状态反馈的微动开关；一个控制器悬挂耳片，固定在控制器壳体外表面，通过销钉和壳体悬挂耳片相连，从而 实现重量调节装置壳体和控制器的连接，并使控制器可绕着销钉转动；控制器绳索固定耳片，固定在控制器壳体外表面，通过绳索把控制器的另一侧也与重 量调节装置的壳体相连，把壳体和控制器组成一个固定不动的整体；一个航空插头，固定在控制器壳体上，用于实现控制器壳体外部和内部信号的连通； 控制器端盖，把控制器密封起来，并同样设有一圆孔，使连续量调节组件中的铁芯能够 穿过此圆孔；连续量调节组件，由两块组件框架上下面板、两块组件框架侧面板、一个电磁线圈、一 个铁芯和两块永磁铁组成；其中，铁芯为中空的圆柱状，嵌在电磁线圈的内圆柱面上；框架 的上下面板和侧面板形成一个四方体框架，把电磁线圈嵌入到框架中；永磁铁固定在组件 框架的两侧面板上；整个连续量调节组件嵌于控制器壳体的内部，使铁芯穿过控制器壳体 和控制器端盖的圆孔。
2.根据权利要求1所述的一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置，其特征在于 所述的重量调节装置可进一步包括一个微动开关，固定在控制器壳体的内侧壁上，与侧壁 上的两个螺纹孔相连，用于反馈控制器与壳体是否分离的信号。
3.根据权利要求1所述的一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置，其特征在于 所述的重量调节装置可进一步包括一个电控的切割器，安装在绳索上。
全文摘要
本发明涉及一种应用于静浮力飞行器中的重量调节装置，其主要包括重量调节装置壳体和重量调节装置控制器；重量调节装置壳体呈倒梯台状，由壳体框架、四块侧面板和一块顶面板组成，该重量调节装置控制器包括一个控制器壳体，一个控制器悬挂耳片，控制器绳索固定耳片，一个航空插头，控制器端盖，连续量调节组件，由两块组件框架上下面板、两块组件框架侧面板、一个电磁线圈、一个铁芯和两块永磁铁组成；其中在连续量调节功能中，线圈通电产生磁场可以抵消永磁铁的磁场，使装载物消磁而从壳体中落下。开关量调节是使用切割器切断绳索实现控制器与壳体的分离。开关量反馈则使用微动开关的闭合和断开来反馈重量调节装置的状态。
文档编号G05D15/00GK102004504SQ20101050486
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年10月8日
发明者梁浩全, 梁灶清, 祝明, 郑泽伟 申请人:北京航空航天大学