CN113212731B - 一种模块化任务舱门及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明一种模块化任务舱门及其应用，包括导轨、舱门组件、驱动组件、安装座、下舱盖、整流罩和到位开关；下舱盖为弧形板结构，其弧面与机腹外型面一致，能够完全贴合固定，并在一端开有缺口，与机腹的出口相对；导轨通过安装座固定于下舱盖上，整流罩与导轨固定，作为整个舱门的蒙皮封装于外侧，整流罩端面上开有通孔，该通孔与闭合时的舱门组件、下舱盖的缺口、机腹的出口均相对设置；驱动组件控制舱门组件沿导轨在下舱盖与整流罩之间滑动，实现舱门开启与闭合。本发明将舱门进行了模块化设计，打破传统舱门设计方式，不再沿袭舱门零部件直接固定于机身的结构，能够独立于飞机装配进行舱门***装配，很大程度上提高工作效率。

Description

一种模块化任务舱门及其应用

技术领域

本发明属于飞机技术领域，具体涉及一种模块化任务舱门及其应用。

背景技术

随着科技的不断进步，智能化、自动化、信息化的时代已经来临，而无人机就是新科技下的产儿。无人机由于无人驾驶、航程远、成本低等得天独厚的优势，得到诸多行业的重视和发展。侦查型无人机在军事领域发展较为迅速，而为保障侦查无人机每次都能有效的执行任务，可靠安全的舱门必不可少。

侦查无人机的任务载荷为光电平台，目的则是在指定目标处使用光电平台进行侦查。由此可见，光电平台对于侦查无人机的重要性。任务舱门作为光电平台的一道屏障，首先可以保护光电平台的安全性。其次，在无人机执行任务过程中收放光电平台之前，需要打开任务舱门，而可靠安全的任务舱门才能保证任务执行的顺利，才能保证有效的飞行架次。

当前大多无人机所用舱门是直接通过螺钉连接在机腹，调试需要在飞机上进行，且一旦出现问题，维修时需拆卸舱门上方所有设备，维修困难；还有一个显著问题则是齿形带和齿轮啮合容易打滑，造成舱门的开关出现卡滞甚至难以完成。图1所示为现有舱门结构形式，图2所示为现有舱门的驱动组件。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种模块化任务舱门，将舱门进行模块化设计，实现舱门及相关部件的独立调试和维修，减少了因反复调试拆装造成的不必要工作量，同时杜绝了装机后发生的舱门运动问题。具有可靠性高、成本低、维修性高的优点，具有良好的市场应用前景。

本发明的技术方案是：一种模块化任务舱门，包括导轨、舱门组件和驱动组件，所述驱动组件带动舱门组件沿导轨运动，实现舱门的开合；其特征在于：还包括安装座、下舱盖和整流罩；

所述下舱盖为弧形板结构，其弧面与机腹外型面一致，能够完全贴合固定，并在一端开有缺口，与机腹的出口相对；所述驱动组件固定于下舱盖中部；所述导轨通过安装座固定于下舱盖下表面的两侧，并位于所述缺口的两侧；所述整流罩与导轨固定，作为整个舱门的蒙皮封装于外侧，整流罩端面上开有通孔，该通孔与闭合时的舱门组件、下舱盖的缺口、机腹的出口均相对设置；开启舱门时，驱动组件控制舱门组件沿导轨在下舱盖与整流罩之间滑动，直到下舱盖的缺口、机腹的出口与整流罩的通孔完全相通，达到开启任务。

本发明的进一步技术方案是：还包括到位开关，两个所述到位开关分别通过限位开关支座安装于下舱盖上表面一侧的中部和尾端，中部的到位开关对应闭合时的舱门组件，尾端的到位开关对应打开时的舱门组件；当舱门组件打开或关闭到位时，触发到位开关，向驱动组件发出停止运转的命令。

本发明的进一步技术方案是：所述舱门组件包括舱门、调节板、齿形带、横轮轴、竖轮轴和到位压板；所述舱门的两侧均安装有横轮轴和竖轮轴，通过横轮轴和竖轮轴与所述导轨连接，在舱门组件沿导轨运动时，横轮轴和竖轮轴用于舱门的限位和导向；所述齿形带的两端通过调节板安装于舱门的两端，与驱动组件的齿轮啮合；所述到位压板位于舱门朝向到位开关一侧，当到位压板运动至到位开关的相对位置，即舱门已开到位或关到位，能够终止舱门运动。

本发明的进一步技术方案是：一个横轮轴和一个竖轮轴构成一组滑轮，四组滑轮两两对称安装于舱门两侧。

本发明的进一步技术方案是：所述调节板包括压板和调节压板，齿形带的一端通过压板固定于舱门的一端，另一端通过调节压板安装于舱门的另一端；所述调节压板包括固定板和活动板，固定板固定于舱门的一端，通过螺钉与活动板连接，所述活动板与齿形带的另一端固定；通过调节螺钉的紧固长度来调整齿形带的松紧程度。

本发明的进一步技术方案是：所述驱动组件包括舵机、齿轮、轴承衬套，所述齿轮通过齿轮支架安装于下舱盖上，舵机通过转轴带动齿轮转动；所述轴承衬套安装于齿轮支架的下方，并位于齿轮的侧下方，其轴向与齿轮轴向相同；

将所述齿形带穿过齿轮与轴承衬套之间的空隙；所述舵机驱动齿轮运动，通过啮合带动齿形带运动，进而带动舱门运动；啮合的同时转轴衬套通过弯折齿形带增加齿形带和齿轮的啮合程度，解决了齿形带在运动过程中打滑、无效运动的问题。

本发明的进一步技术方案是：四个所述安装座两两对称安装于下舱体的两侧，所述安装座为近三棱柱结构，其两侧柱面垂直，另一侧柱面与下舱体的型面一致，能够完全贴合安装。

本发明的进一步技术方案是：所述下舱盖采用ROHACELL的51WF泡沫夹芯结构，其上开有多个缺口，用于减重。

本发明的进一步技术方案是：所述整流罩采用泡沫夹芯结构，且四周均为翻边结构，在增加与机腹贴合度的同时增强了整体刚度，降低空气阻力并防止高空高速下的变形。

一种模块化任务舱门作为任务舱门在小型飞机的应用，所述小型飞机包括无人机和直升机。

有益效果

本发明的有益效果在于：

1、本发明将舱门进行了模块化设计，打破传统舱门设计方式，不再沿袭舱门零部件直接固定于机身的结构，能够独立于飞机装配进行舱门***装配，很大程度上提高工作效率。因有独立安装座，可将舱门模块独立进行调试，不再依托于飞机机体。在实际的小型飞机装配过程中，舱门***需要在地面往复调试100次后再进行装机，本发明的独立设计能够杜绝装机后发生的舱门运动问题，并减少了反复装配过程中对整机的影响。

2、本发明对驱动组件进行了改进设计，通过增加转轴衬套，提高了齿轮齿带啮合程度，保证了舵机的运转会有效带动舱门组件的运动。极大提高舱门***的可靠性，为每次任务的有效执行垫定基础，解决了齿形带在运动过程中打滑、无效运动的问题。

3、本发明的整流罩是舱门***最外层的复材蒙皮，用来降低空气阻力，通过开孔加翻边和泡沫夹芯结构来提高整流罩的整体刚度，避免在高空高速下的变形。

4、因舱门***独立于飞机本体，所以具有很好的维修性。当舱门***发生损伤故障的时候，可以将舱门***整体拆卸进行维修，不必在飞机机体有限的空间内进行该项操作。

附图说明

图1为背景技术中现有舱门结构示意图；

图2为背景技术中现有驱动组件结构示意图；

图3为本发明模块化任务舱门的导轨；

图4为本发明模块化任务舱门的安装座；

图5为本发明模块化任务舱门的限位开关支座；

图6为本发明模块化任务舱门的下舱盖；

图7为本发明模块化任务舱门的整流罩；

图8为本发明模块化任务舱门的舱门***；

图9为本发明模块化任务舱门的舱门组件；

图10为本发明模块化任务舱门的驱动组件；

附图标记说明：1—导轨、2—安装座、3—限位开关支座、4—舱门组件、5—驱动组件、6—下舱盖、7—整流罩、8—到位压板、9—竖轮轴、10—横轮轴、11—齿形带、12—调节板、13—齿轮支架、14—转轴衬套、15—齿轮、16—转轴。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图8所示本发明一种模块化任务舱门，包括导轨1、舱门组件4、驱动组件5、安装座2、下舱盖6、整流罩7和到位开关8；驱动组件5带动舱门组件沿导轨运动，实现舱门的开合；

参照图6所示，所述下舱盖6为弧形板结构，其弧面与机腹外型面一致，能够完全贴合固定，并在一端开有缺口，利用泡沫的低密度来降低重量，又利用泡沫的高刚度来维持表面能够随机腹外形。且驱动组件整体固定在下舱盖上表面，不再安装于飞机框结构上，为舱门模块化打下基础。

参照图9所示，所述舱门组件4是舱门***的运动部件，在平时飞行中处于关闭状态，作为屏障对任务设备进行防护，执行任务时，通过安装的齿带连动打开舱门组件，完成任务设备的下放。舱门组件4包括舱门、调节板12、齿形带11、横轮轴10、竖轮轴9和到位压板8；所述舱门的两侧均安装有横轮轴10和竖轮轴9，通过横轮轴10和竖轮轴9与所述导轨1连接，在舱门组件沿导轨1运动时，横轮轴10和竖轮轴9用于舱门的限位和导向；所述齿形带11的两端通过调节板12安装于舱门的两端，与驱动组件5的齿轮15啮合；所述到位压板8位于舱门朝向到位开关一侧，当到位压板8运动至到位开关的相对位置，即舱门已开到位或关到位，能够终止舱门运动。

其中，一个横轮轴和一个竖轮轴构成一组滑轮，四组滑轮两两对称安装于舱门两侧。

所述调节板12包括压板和调节压板，齿形带的一端通过压板固定于舱门的一端，另一端通过调节压板安装于舱门的另一端；所述调节压板包括固定板和活动板，固定板固定于舱门的一端，通过螺钉与活动板连接，所述活动板与齿形带的另一端固定；通过调节螺钉的紧固长度来调整齿形带的松紧程度。

参照图10所示，所述驱动组件5固定于下舱盖6中部，包括舵机、齿轮15、轴承衬14套，齿轮15通过齿轮支架13安装于下舱盖6上，舵机通过转轴16带动齿轮15转动；轴承衬套14安装于齿轮支架13的下方，并位于齿轮15的侧下方，其轴向与齿轮15轴向相同；将齿形带11穿过齿轮15与轴承衬套14之间的空隙；舵机驱动齿轮15运动，通过啮合带动齿形带11运动，进而带动舱门运动；啮合的同时转轴衬套14通过弯折齿形带11增加齿形带11和齿轮15的啮合程度，解决了齿形带11在运动过程中打滑、无效运动的问题。

参照图3、4所示，导轨1对舱门组件4的运动具有导向作用，限制舱门组件的其他自由度的运动。导轨1通过安装座2固定于下舱盖6下表面的两侧，并位于下舱盖6的缺口两侧。四个安装座2两两对称安装于下舱体6的两侧，安装座2为近三棱柱结构，其两侧柱面垂直，另一侧柱面与下舱体6的型面一致，能够完全贴合安装。

参照图7所示，所述整流罩7采用泡沫夹芯结构，且四周均为翻边结构，在增加与机腹贴合度的同时增强了整体刚度，降低空气阻力并防止高空高速下的变形。整流罩7与导轨1固定，作为整个舱门的蒙皮封装于外侧，整流罩端面上开有通孔，该通孔与闭合时的舱门组件、下舱盖的缺口、机腹的出口均相对设置；开启舱门时，驱动组件5控制舱门组件4沿导轨1在下舱盖6与整流罩7之间滑动，直到下舱盖6的缺口、机腹的出口与整流罩7的通孔完全相通，达到开启任务。

参照图5所示，两个到位开关分别通过限位开关支座3安装于下舱盖6上表面一侧的中部和尾端，中部的到位开关对应闭合时的舱门组件，尾端的到位开关对应打开时的舱门组件；当舱门组件打开或关闭到位时，触发到位开关，向驱动组件发出停止运转的命令。

本发明的舱门***的安装与运动过程如下所述：单独完成驱动组件和舱门组件的装配，后将驱动组件固定在下舱盖后将齿形带穿过齿轮与转轴衬套，两端通过调节板固定在舱门组件上，并调节螺钉螺纹紧固长度来调整齿形带的松紧，保证齿形带和齿轮的啮合运动顺畅。当发出开关舱门指令时，舵机会通过转轴带动齿轮运动，齿轮因与齿形带的啮合，会带动舱门组件运动，舱门组件通过横竖轮轴保证在导轨中的单向运动。当到位压板一旦触发到位开关，便停止运动。此时舱门已完成一次单向开合。通过这些机构的设计，可以在工程中实现舱门***在地面完成装配和调试，保证运动无误后再装配于飞机机腹，大大提高了工作效率。

本发明的一种模块化任务舱门能够作为任务舱门在小型飞机上应用，所述小型飞机包括无人机和直升机。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种模块化任务舱门，包括导轨、舱门组件和驱动组件，所述驱动组件带动舱门组件沿导轨运动，实现舱门的开合；其特征在于：还包括安装座、下舱盖和整流罩；

所述下舱盖为弧形板结构，其弧面与机腹外型面一致，能够完全贴合固定，并在一端开有缺口，与机腹的出口相对；所述驱动组件固定于下舱盖中部；所述导轨通过安装座固定于下舱盖下表面的两侧，并位于所述缺口的两侧；所述整流罩与导轨固定，作为整个舱门的蒙皮封装于外侧，整流罩端面上开有通孔，该通孔与闭合时的舱门组件、下舱盖的缺口、机腹的出口均相对设置；开启舱门时，驱动组件控制舱门组件沿导轨在下舱盖与整流罩之间滑动，直到下舱盖的缺口、机腹的出口与整流罩的通孔完全相通，达到开启任务；

还包括到位开关，两个所述到位开关分别通过限位开关支座安装于下舱盖上表面一侧的中部和尾端，中部的到位开关对应闭合时的舱门组件，尾端的到位开关对应打开时的舱门组件；当舱门组件打开或关闭到位时，触发到位开关，向驱动组件发出停止运转的命令；

所述舱门组件包括舱门、调节板、齿形带、横轮轴、竖轮轴和到位压板；所述舱门的两侧均安装有横轮轴和竖轮轴，通过横轮轴和竖轮轴与所述导轨连接，在舱门组件沿导轨运动时，横轮轴和竖轮轴用于舱门的限位和导向；所述齿形带的两端通过调节板安装于舱门的两端，与驱动组件的齿轮啮合；所述到位压板位于舱门朝向到位开关一侧，当到位压板运动至到位开关的相对位置，即舱门已开到位或关到位，能够终止舱门运动。

2.根据权利要求1所述模块化任务舱门，其特征在于：一个横轮轴和一个竖轮轴构成一组滑轮，四组滑轮两两对称安装于舱门两侧。

3.根据权利要求1所述模块化任务舱门，其特征在于：所述调节板包括压板和调节压板，齿形带的一端通过压板固定于舱门的一端，另一端通过调节压板安装于舱门的另一端；所述调节压板包括固定板和活动板，固定板固定于舱门的一端，通过螺钉与活动板连接，所述活动板与齿形带的另一端固定；通过调节螺钉的紧固长度来调整齿形带的松紧程度。

4.根据权利要求1所述模块化任务舱门，其特征在于：所述驱动组件包括舵机、齿轮、轴承衬套，所述齿轮通过齿轮支架安装于下舱盖上，舵机通过转轴带动齿轮转动；所述轴承衬套安装于齿轮支架的下方，并位于齿轮的侧下方，其轴向与齿轮轴向相同；

将所述齿形带穿过齿轮与轴承衬套之间的空隙；所述舵机驱动齿轮运动，通过啮合带动齿形带运动，进而带动舱门运动；啮合的同时转轴衬套通过弯折齿形带增加齿形带和齿轮的啮合程度。

5.根据权利要求1所述模块化任务舱门，其特征在于：四个所述安装座两两对称安装于下舱体的两侧，所述安装座为近三棱柱结构，其两侧柱面垂直，另一侧柱面与下舱体的型面一致，能够完全贴合安装。

6.根据权利要求1所述模块化任务舱门，其特征在于：所述下舱盖采用ROHACELL的51WF泡沫夹芯结构，其上开有多个缺口，用于减重。

7.根据权利要求1所述模块化任务舱门，其特征在于：所述整流罩采用泡沫夹芯结构，且四周均为翻边结构，在增加与机腹贴合度的同时增强了整体刚度，降低空气阻力并防止高空高速下的变形。

8.应用权利要求1-7任一项所述模块化任务舱门的小型飞机，其特征在于，所述小型飞机包括无人机和直升机。