УСТРОЙСТВО КОМБИНИРОВАННОГО ГАЗОВОГО КЛАПАНА ДИРИЖАБЛЯ
DEVICE OF COMBINED GAS VALVE OF AIRSHIP

Изобретение относится к авиации, в частности к воздухоплаванию, а именно к устройству комбинированных газовых клапанов дирижабля.
Комбинированные газовые клапаны дирижабля используются для выпуска воздуха или несущего газа из оболочки как в автоматическом, так и в управляемом режиме. Такое объединение функций, реализованное в одной конструкции клапана, дает преимущества, уменьшая общее количество клапанов на дирижабле или аэростате. Поэтому комбинированные клапаны получили широкое распространение на всех типах дирижаблей и, главным образом, в мягких и полужестких.
Комбинированный 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 комбинированного газового клапана дирижабля (С.А. Лосик, И.А. Козлов «Оборудование дирижаблей». Москва. ГИОП НКАП СССР. 1939 г. Стр. 29, Рис. 236. «Газовый клапан Гэметер 12» и Стр. 29, Рис. 23в «Конструктивная схема клапана Гуднир 18»), которое может открываться и закрываться автоматически под действием перепада давлений на тарелке клапана и принудительно посредством тросового управляемого привода.
Недостатком этих устройств комбинированных газовых клапанов является ударная посадка тарелки клапана на седло в момент закрытия проходного сечения, сложная приводная кинематика и большое количество деталей.
Известно устройство комбинированного клапана (Ю.С. Бойко «Воздухоплавание в изобретениях». Москва. Транспорт, 1999 г. Стр. 87, Рис. 76. Авторское свидетельство СССР №497195), в котором для принудительного открытия клапана используется тросовый привод от электромеханизма, а автоматическое открытие осуществляется под действием перепада давления на тарелке клапана. При этом свободный участок троса между клапаном и электромеханизмом привода деформируется, не мешая отходу тарелки от седла в режиме автоматической работы.
Недостатком и этого устройства комбинированного газового клапана также является ударная посадка тарелки клапана на седло в момент закрытия проходного сечения и большое количество деталей.
Известно устройство газового клапана по заявке №2015103063 от 02.02.2015 г. «Устройство автоматического газового клапана дирижабля», которое снабжено тарелкой клапана, имеющей возможность совмещенного прямолинейного и вращательного возвратно-поступательного движения. Благодаря этому реализуется функция притирки посадочного пояса тарелки при каждом рабочем ходе и обеспечивается посадка клапана на седло без удара. Однако указанный клапан не имеет средств управления и поэтому не может управляться принудительно.
Известно устройство газового клапана по заявке №2015106182 от 25.02.2015 г. «Устройство управляемого газового клапана дирижабля», которое снабжено поводком тарелки клапана. Поводок имеет свободу углового поворота и через профилированный хвостовик тарелки клапана создает возможность принудительного безударного открытия/закрытия клапана в режиме совмещенного прямолинейного и вращательного возвратно-поступательного движения. Однако поводок указанного клапана, будучи соединенным с тягой приводного агрегата, не позволяет устройству функционировать в автоматическом режиме.
В качестве прототипа выбрано устройство автоматического газового клапана дирижабля по заявке №2015106182 от 25.02.2015 г. «Устройство управляемого газового клапана дирижабля».
Задачей изобретения является создание устройства комбинированного газового клапана дирижабля путем введения в конструкцию управляемого газового клапана по заявке №2015103063 от 02.02.2015 г. рационально скомпонованного дифференциального органа управления, позволяющего устройству работать как в автоматическом, так и в управляемом режиме.
Задача изобретения решается тем, что в отличие от прототипа устройство клапана снабжено дифференциальным поводком, соосно закрепленным на центральном отверстии корпуса и состоящим из двух сочлененных между собой звеньев.
Технический результат характеризуется следующими существенными признаками.
С целью обеспечения комбинирования функций автоматического и управляемого режимов открытия/закрытия клапана, он снабжен дифференциальным поводком, шарнирно закрепленным на торце центрального отверстия корпуса и состоящим из двух звеньев, которые сочленены между собой посредством общего шарнира и имеют возможность независимого углового поворота хвостовика тарелки клапана в управляемом и в автоматическом режиме работы комбинированного клапана.
На Фиг. 1 показан общий вид устройства комбинированного газового клапана дирижабля в состоянии «Закрыт».
На Фиг. 2 и Фиг. 3 показаны положения звеньев дифференциального поводка и тарелки комбинированного газового клапана дирижабля в состоянии «Частично открыт» (Фиг. 2) и в состоянии «Полностью открыт» (Фиг. 3) для автоматического режима работы.
На Фиг. 4 и Фиг. 5 показаны положения звеньев дифференциального поводка и тарелки комбинированного газового клапана дирижабля в состоянии «Частично открыт» (Фиг. 4) и в состоянии «Полностью открыт» (Фиг. 5) для управляемого режима работы.
Устройство комбинированного газового клапана дирижабля по Фиг. 1, 2, 3, 4, 5 включает в себя корпус (1), тарелку клапана (2) с центральным штырем и профилированным хвостовиком штыря (3). Штырь и его хвостовик (3) вставлен в центральное направляющее отверстие корпуса (1) и имеет в нем свободу продольного и окружного возвратно-поступательного движения при деформации упругих элементов (4) в пределах рабочего хода тарелки клапана.
Профиль сечения хвостовика (3) подвижно сопряжен с отверстием звена (5) дифференциального поводка, который, в свою очередь, соединен с звеном (7) поводка посредством общего шарнира (6). Звено (7) имеет ограничительный упор углового поворота. Хвостовик штыря (3) обладает свободой осевого перемещения в отверстии звена (5) дифференциального поводка, а сам дифференциальный поводок имеет свободу углового перемещения относительно корпуса (1) в плоскости, перпендикулярной центральной оси тарелки клапана (2).
Дифференциальный поводок на внешнем конце радиуса оканчивается проушиной (8), посредством которой он шарнирно соединяется с тягой приводного агрегата (не показан) управления открытием/закрытием клапана.
Устройство комбинированного газового клапана дирижабля работает следующим образом
Автоматический режим (Фиг. 1, 2, 3)
В момент достижения давления в оболочке выше давления настройки клапана тарелка (2) отходит от посадочного седла корпуса (1) (Фиг. 1, 2). Хвостовик штыря (2) перемещается по направляющей корпуса (1) и в отверстии звена (5) вверх, обеспечивая осесимметричный рабочий ход клапана. Одновременно упругие элементы (4) деформируются в окружном направлении, задавая тарелке клапана (2) вращательное движение (Фиг. 2, 3). Вращательное движение клапана через его профилированный хвостовик (3) передается звену (5) дифференциального поводка, которое совершает угловой поворот, увлекая за собой и одновременно поворачивая звено (7) через общий шарнир (6). Звено (7) разворачивается относительно оси проушины (8). Проушина (8) связана с тягой приводного агрегата и ограничена в перемещении на плоскости поворота звеньев пределами изменения продольного размера составного поводка.
После выпуска из оболочки дирижабля некоторого количества газа давление в ней снижается настолько, что на площади тарелки клапана (2) возникает сила, направленная в сторону закрытия клапана. Тарелка клапана (2) под действием этой силы и сил упругости упругих элементов (3) начинает ускоренное обратное движение. Звено (5) дифференциального поводка и увлекаемое им через шарнир (6) звено (7) возвращаются к исходному положению.
Управляемый режим (Фиг. 1, 4, 5)
При приложении к проушине (8) звена (7) дифференциального поводка управляющего усилия от тяги приводного агрегата звено (5) и звено (7) благодаря наличию упора на звене (7) работают на открытие клапана как один цельный рычаг, который начинает поворачивать профилированный хвостовик штыря (3) вместе с тарелкой клапана (2). Тарелка клапана (2) отходит от седла корпуса (1) (Фиг. 4). Хвостовик штыря (3) перемещается по направляющей корпуса (1) и профилированному отверстию звена (5) вверх, обеспечивая осесимметричный рабочий ход. Одновременно упругие элементы (4) деформируются в окружном направлении, задавая тарелке клапана (2) вращательное движение (Фиг. 4, 5). Сложение поступательного и вращательного движения тарелки клапана (2) при повороте дифференциального поводка сопровождает весь процесс открытия клапана до положения «Полностью открыт» (Фиг. 5).
После снятия управляющего усилия с дифференциального поводка сила от перепада давлений, действующая на площади тарелки клапана (2) в сторону его закрытия, и возвратное усилие упругих элементов (4) приводят тарелку клапана в обратное движение, оставляя звенья (5) и (7) дифференциального поводка прижатыми друг к другу через упор. Благодаря траектории деформации упругих элементов (4) в окружном направлении тарелка клапана (4) на обратном ходе также совершает совмещенное поступательное и вращательное движение, обеспечивая безударную посадку клапана на седло в корпусе (1). В момент закрытия клапана дифференциальный поводок возвращается в исходное положение «Закрыт» (Фиг. 1).
Предложенное устройство комбинированного газового клапана дирижабля позволило:
1. Обеспечить в одной конструкции независимые управляемый и автоматический циклы открытия/закрытия клапана благодаря использованию дифференциального поводка.
2. Повысить эксплуатационную надежность работы клапана за счет уменьшения количества деталей и подвижных соединений.
3. Использовать в конструкции комбинированного газового клапана дирижабля большинство деталей прототипа.