УСТРОЙСТВО УПРАВЛЯЕМОГО ГАЗОВОГО КЛАПАНА ДИРИЖАБЛЯ
CONTROLLED AIRSHIP GAS VALVE DEVICE

Изобретение относится к авиации, в частности к воздухоплаванию, а именно, к устройству управляемых газовых клапанов дирижабля.
Управляемые газовые клапаны дирижабля используются для выпуска воздуха или несущего газа из оболочки в управляемом режиме. Быстрота маневрирования дирижабля часто зависит от скорости истечения газа через клапан, поэтому большинство построенных дирижаблей снабжаются, помимо автоматических, еще и управляемыми газовыми клапанами, которые обычно открываются внутрь оболочки.
Управляемый газовый клапан должен удовлетворять группе важных требований:
- равнопрочность элементов конструкции;
- малый общий вес и минимальный вес подвижных деталей кинематики;
- простота конструкции при минимальном количестве деталей;
- надежность и безударность действия кинематики;
- сравнительно невысокая себестоимость изготовления;
- длительная герметичность в условиях эксплуатации;
- исключение возможности перекоса между посадочным поясом тарелки и седла клапана;
- невозможность самопроизвольного открытия клапана от инерционных сил при пространственных эволюциях дирижабля;
- низкое аэродинамическое сопротивление;
- доступность для осмотра и регулировки;
- простота монтажа и демонтажа.
Известно устройство управляемого газового клапана дирижабля (С.А. Лосик, И.А. Козлов. «Оборудование дирижаблей» Москва. ГИОП НКАП СССР. 1939 г. Стр. 27 Фиг.  22, Стр. 28. Рис. 23а. Управляемый клапан дирижабля LZ-126), в котором для открытия клапана нужно приложить усилие через двух плечевой рычаг в направлении осевого движения тарелки клапана.
Недостатком этого устройства управляемого газового клапана является ударная посадка тарелки клапана на седло в момент закрытия проходного сечения, а также необходимость размещения клапана рядом с членом экипажа, с тем, чтобы он мог дотянуться рукой до рычага управления.
Известно устройство клапана принудительного (ручного) открытия (Ю.С. Бойко. «Воздухоплавание в изобретениях», М., Транспорт, 1999 г, Рис. 74, Стр. 87. Патент Германии №307110), в котором для открытия клапана нужно приложить усилие дистанционно через веревку, закрепленную на центральной оси тарелки клапана с внешней стороны.
Недостатком и этого устройства управляемого газового клапана, также является ударная посадка тарелки клапана на седло в момент закрытия проходного сечения. Кроме того, угловое отклонение веревки при управлении клапаном ограничено возможностью ее перетирания о поверхность витков пружины, закрепленной на выходном отверстии и возрастанием усилий от сил трения.
В качестве прототипа выбрано устройство автоматического газового клапана дирижабля по патенту Германии №307110 (Ю.С. Бойко. «Воздухоплавание в изобретениях». М., Транспорт, 1999 г, Рис. 74, Стр. 87).
Задачей изобретения является создание устройства управляемого газового клапана дирижабля путем введения в конструкцию автоматического газового клапана рационально скомпонованного органа управления, удобного для открытия/закрытия тарелки клапана непосредственно или дистанционно.
Задача изобретения решается тем, что с целью обеспечения управления открытием и закрытием клапана, он снабжен поводком, соосно закрепленным на центральном отверстии корпуса и обеспеченным подвижностью вокруг центральной оси клапана, причем в профилированное отверстие поводка пропущен хвостовик штыря тарелки клапана, который сопряжен с профилем отверстия поводка, имеет способность передавать на тарелку клапана крутящий момент от поводка и имеет в профилированном отверстии свободу осевого перемещения при повороте поводка.
Технический результат характеризуется следующими существенными признаками.
С целью обеспечения управления открытием и закрытием клапана, он снабжен поводком, шарнирно закрепленным на торце центрального отверстия корпуса и обеспеченным подвижностью вокруг центральной оси клапана, причем в профилированное отверстие поводка пропущен хвостовик штыря тарелки клапана, который сопряжен с профилем отверстия поводка, имеет способность передавать на тарелку клапана крутящий момент от поводка и имеет в профилированном отверстии свободу осевого перемещения при повороте поводка.
На Фиг. 1 показан общий вид устройства управляемого газового клапана дирижабля в сборе. На Фиг. 2-4 показаны положения поводка и тарелки управляемого газового клапана дирижабля в состоянии «Закрыт», в состоянии «Частично открыт» и в состоянии «Полностью открыт».
Устройство автоматического газового клапана дирижабля по Фиг. 1-4 включает в себя корпус (1), на котором закреплен «паук» (2) с направляющей (3). Тарелка клапана (4) имеет центральный штырь (5). Штырь (5) вставлен в направляющую (3) и имеет в нем свободу продольного и окружного возвратно-поступательного движения в пределах рабочего хода тарелки клапана. Упругие элементы (6) могут быть выполнены, например, пластинчатыми или проволочными. Они имеют торцевые узлы крепления (7) и (9). Узел (7) имеет два взаимно перпендикулярных шарнира (8) и (9). Узел (10) имеет только один вертикальный шарнир, ось которого параллельна центральной оси клапана. Двух шарнирный узел (7) упругого элемента закреплен на поверхности тарелки клапана. Одно шарнирный узел (10) упругого элемента закреплен на ребре «паука». По периметру диаметра тарелки клапана распределены по меньшей мере три упругих элемента. В положении клапана «Закрыт» упругие элементы отклонены в окружном направлении от вертикали на начальный угол не менее 5°, который задан регулируемыми упорами.
В отличие от прототипа, тарелка клапана имеет центральный штырь (5) с профилированным хвостовиком (11), который пропущен через отверстие поводка (12), имеющим совпадающий профиль и возможность передачи через него крутящего момента. Профиль сечения хвостовика (11) и сопрягаемого отверстия поводка (12) может быть выполнен, например, в виде квадрата, треугольника, шлицевого контура. Поводок (12) шарнирно закреплен в торцевом отверстии «паука» (2) корпуса (1) и имеет свободу углового перемещения в плоскости, перпендикулярной центральной оси тарелки клапана (4) и ее штыря (5).
Устройство автоматического газового клапана дирижабля работает следующим образом.
В момент приложения к поводку (12) управляющего усилия, он начинает поворачиваться вокруг центральной оси клапана, поворачивая через профилированный хвостовик (11) штырь (5) клапана вместе с тарелкой. Тарелка клапана (4) в процессе окружной деформации упругих элементов (6), отходит от седла корпуса (1) (Фиг. 1, Фиг. 2). Штырь (5) и его хвостовик (11) перемещаются по направляющей (3) и профилированному отверстию поводка (12) вверх, обеспечивая осесимметричный рабочий ход. Упругие элементы (6), деформируясь в окружном направлении, задают тарелке клапана (4) вращательное движение (Фиг. 3). Сложение поступательного и вращательного движения тарелки клапана при повороте поводка (12) сопровождает весь процесс открытия клапана до достижения поводком (12) и тарелкой клапана (4) положения «Полностью открыт» (Фиг. 4).
После снятия управляющего усилия с поводка (12), сила от перепада давлений, действующая на площади тарелки клапана (4) в сторону его закрытия, и возвратное усилие упругих элементов (6) приводят тарелку клапана в обратное движение. Благодаря возврату упругих элементов (6) в окружном направлении по траектории деформации, тарелка клапана (4) на обратном ходе совершает совмещенное поступательное и вращательное движение, обеспечивая безударную посадку клапана на седло в корпусе (1). В момент закрытия клапана поводок (12) возвращается в положение «Закрыто».
Предложенное устройство управляемого газового клапана дирижабля позволило:
1. Обеспечить управляемый цикл открытия/закрытия клапана за счет простого секторного поворота поводка на заданный угол в горизонтальной плоскости.
2. Повысить эксплуатационную надежность управления клапаном.
3. Использовать в конструкции управляемого газового клапана большинство деталей прототипа.