一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统

摘要

本发明公开了一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统，属于停机坪领域。一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统，包括停机垫，为直升机的承载垫；停机垫内部开设有缓冲气腔，缓冲气腔的上壁包括受压软膜，受压软膜由具有向下侧形变的弹性或柔性材料制成，受压软膜的面积大于或等于直升机旋翼的转动面积；升流环，由多个环段拼接而成，升流环可拆地套设于停机垫外周并与停机垫上端面平齐；环段内部均开设有连通气腔，连通气腔与缓冲气腔相连；连通气腔的上壁包括导流软膜，导流软膜由具有向上侧形变的弹性或柔性材料制成；导流软膜在形变状态下突出于升流环上端面；它可以实现低成本地避免沙尘被气流卷起过高而引发环境污染。

说明书

技术领域

本发明属于停机坪领域，更具体地说，涉及一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统。

背景技术

重型直升机下降时，旋翼会向下侧吹动大量的气体，气流垂直向停机坪吹动，依靠气流的反作用力来抵消部分的重力作用；但是在没有防控设备的停机坪上直接降落，垂直向下吹动的气流接触到地面后会贴地水平移动，以扬起地面上的灰尘，引起起降环境的污染，引起对机组人员的健康威胁。

现有专利号为CN201710247603.5的一种减少无人机起降扬尘的起降平台，它包括平台主体、设置在平台主体四周的吸尘装置，以及设置在平台主体上用于连接平台主体和地面的连接件；所述平台主体由充气气垫构成，所述充气气垫的中部设置有起降区，吸尘装置远离平台主体的一端设置有吸尘口，所述吸尘装置通过卡合机构设置在所述平台主体的侧部和/或顶部。该设置方式需要使用到充气泵等电气设备，且单个充气泵所能提供的气压远远不够承接重型直升机的重量，因此设备成本非常高；另外，摄像机、处理器和电力模块等暴露在充气气垫上方，容易损坏；同时，吸尘后难以将沙尘从充气气垫中取出，增加了清洁的步骤，不利于下次使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统，它可以实现低成本地避免沙尘被气流卷起过高而引发环境污染。

本发明的一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统，包括

停机垫，为直升机的承载垫；停机垫内部开设有缓冲气腔，缓冲气腔的上壁包括受压软膜，受压软膜由具有向下侧形变的弹性或柔性材料制成，受压软膜的面积大于或等于直升机旋翼的转动面积；

升流环，由多个环段拼接而成，升流环可拆地套设于停机垫外周并与停机垫上端面平齐；环段内部均开设有连通气腔，连通气腔与缓冲气腔相连；连通气腔的上壁包括导流软膜，导流软膜由具有向上侧形变的弹性或柔性材料制成；导流软膜在形变状态下突出于升流环上端面；以及

排气管，直接或间接地与连通气腔的出气口相邻；排气管位于升流环周侧，且排气管的出气方向为相对地平面向上倾斜；排气管为常闭，且须在导流软膜形变后开启出气。

作为本发明的进一步改进，受压软膜的弹性模量大于或等于导流软膜的弹性模量。

作为本发明的进一步改进，导流软膜在形变状态下为斜度为5~30°的坡；所述坡靠近停机垫侧为坡面，所述坡远离停机垫侧为坡背；坡面为受吹面，以引导水平来向的风沿坡面的某个切向角度变向吹过。

作为本发明的进一步改进，坡面呈弧形，弧形的角度为80~120°；坡背为与坡面相切的斜面；所述斜面的切向方向指向连通气腔的出气口上侧区。

作为本发明的进一步改进，升流环数量为多个，升流环依次从内至外环环相套；相邻升流环的连通气腔均相连；排气管设置于最外侧的升流环的连通气腔的出气口处。

作为本发明的进一步改进，导流软膜在形变状态下的最高点水平高度，与导流软膜相对停机垫距离呈线性正相关。

作为本发明的进一步改进，连通气腔的进气口处转动连接有遮气板；遮气板远离停机垫的端面固定连接有支撑爪；在初始状态下，支撑爪与导流软膜底端抵接；遮气板在受从停机垫向升流环的来风后向上翻。

作为本发明的进一步改进，受压软膜表面开设有常闭的气口；气口在受压软膜形变后开启；气口为单向流通的口；气口的开启压力阈值与排气管的开启压力阈值相同。

作为本发明的进一步改进，停机垫包括垫体、受压软膜和承托板；垫体为上侧开放的结构，垫体上端开口由受压软膜覆盖；承托板固定连接在垫体内，且位于受压软膜下侧，承托板表面开设有贯通上下侧的通孔，承托板上端面高于受压软膜形变的最低点，承托板由刚性材料制成；垫体的周壁开设有多个排气口，排气口的数量与单个升流环的环段数量相同，排气口位于承托板下。

作为本发明的进一步改进，受压软膜表面涂覆有耐热涂料；缓冲气腔和连通气腔内的气体为惰性气体。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明直升机下降时向下吹动产生的气流作用在停机垫上，停机垫的受压软膜受压向下移动，垫体内的空间缩小，垫体内的空气向升流环内移动，由于排气管的出气具有压力阈值，在开始时升流环内气压升高，导流软膜向上膨胀凸起；由于向下吹动的气流作用在停机垫上后向四周分散，变为水平的气流向四周流动，而凸起后的导流软膜成为其流动阻碍，水平吹动的气流在接触到导流软膜后，迫使气流向上抬升或向斜上方吹动，提高了脱离控制垫系统后与地面的距离；由于水平气流吹动的位置相对于地面无空气流动处为低压区，空气总会从高压区向低压区移动，低压区与高压区距离越远，高压区受到的影响越小，即地面附近的沙尘向上抬升、向四周扩散的距离越小。

本发明在直升机与停机垫距离越来越近时，受压软膜的形变程度越来越大，从垫体流出的空气越来越多，升流环内的气压越来越高，导流软膜的形变度已达到最大，排气管被迫开启，排气管将气体斜向上排出；因直升机与地面距离越近，气流的流速越大，贴附在升流环上侧水平吹动的气流流速越大，当其流出升流环后，自身所流经处气压越低，对地面的沙尘造成的影响越大；因此通过排气管向斜上方补充空气，减少流出升流环后的气流造成的低压效果，弥补对地面沙尘造成的影响。

本发明排气管连接的升流环的导流软膜，在形变状态下，形成内端圆弧形、外端斜面形的样式，使得水平来风吹经圆弧端时，有一部分贴附在导流软膜上的层流沿斜面端以湍流的方式流下，向排气管出气口方向运动；因此时湍流的流速较小，会被排气管排出的气体带向斜上方，不影响排气管气体的出气方向，增大对低压区的弥补作用。

本发明受压软膜下侧设置有承托板，当直升机完全降落后，可降落在硬刚性的承托板上，保证降落的稳定性。

附图说明

图1为本发明的直升机下降时与控制垫系统的位置结构示意图；

图2为本发明的控制垫系统的爆炸结构示意图；

图3为本发明的具体实施例一的停机垫的立体剖视结构示意图；

图4为本发明的具体实施例一的仅有一个升流环时的控制垫系统平面剖视结构示意图；

图5为本发明的具体实施例一的在初始状态下环段的平面剖视结构示意图；

图6为本发明的具体实施例一的在形变状态下环段的平面剖视结构示意图；

图7为本发明的具体实施例一的在形变状态下环段上侧气流流向示意图；

图8为本发明的具体实施例一的排气管的平面剖视结构示意图；

图9为本发明的具体实施例二的排气管与环段连接处的气流流向示意图；

图10为本发明的具体实施例三的在初始状态下环段的平面剖视结构示意图；

图11为本发明的具体实施例三的在形变状态下环段的平面剖视结构示意图；

图12为本发明的具体实施例四的停机垫的立体剖视结构示意图。

图中标号说明：

停机垫1、垫体11、受压软膜12、排气口13、承托板14、升流环2、环段21、段身211、导流软膜212、进气口213、出气口214、遮气板215、支撑爪216、排气管3、管身31、压力阀32。

具体实施方式

具体实施例一：请参阅图3-8的一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统，包括：停机垫1、升流环2和排气管3。

停机垫1为直升机的承载垫；停机垫1的垫体11为上侧开放的结构，垫体11上端开口由受压软膜12覆盖；垫体11的周壁开设有多个排气口13排气口13为自由开放的结构；垫体11的周壁还开设有入气口，入气口为单向的口；受压软膜12表面涂覆有耐热涂料，受压软膜12由具有向下侧形变的弹性材料制成，受压软膜12的面积大于直升机旋翼的转动面积；垫体11与受压软膜12组成缓冲气腔，缓冲气腔内充满空气。

升流环2由多个环段21拼接而成，升流环2可拆地套设于停机垫1外周并与停机垫1上端面平齐，单个升流环2的环段21数量与排气口13的数量相同；环段21的段身211内部均开设有连通气腔，连通气腔的进气口213与缓冲气腔的排气口13连通，且环段21的段身211与停机垫1的垫体11通过高强度安装扣固定在一起；连通气腔的上壁包括导流软膜212，导流软膜212由具有向上侧形变的弹性材料制成；导流软膜212在形变状态下突出于升流环2上端面；导流软膜212的弹性模量小于受压软膜12的弹性模量，即受压软膜12受压形变时，导流软膜212必然被迫形变。

导流软膜212在初始状态下为水平的膜，且与段身211上端齐平；导流软膜212在形变状态下为斜度为5~30°的坡；所述坡靠近停机垫1侧为坡面，所述坡远离停机垫1侧为坡背；坡面为受吹面，以引导水平来向的风沿坡面的某个切向角度变向吹过；坡为三角形或近似三角形的坡，水平来向的风吹经坡时，会沿着坡面抬升，提高与地面之间的距离。

排气管3与连通气腔的出气口214相连；排气管3位于升流环2周侧；排气管3包括管身31和压力阀32；管身31的轴心相对地平面向上倾斜，压力阀32固定地设置在管身31靠近出气口214端的开口内；压力阀32为常闭，且须在导流软膜212形变后开启。

参照图1-2，升流环2数量可以为多个，升流环2依次从内至外环环相套；相邻升流环2的连通气腔均相连；排气管3设置于最外侧的升流环2的连通气腔的出气口214处。导流软膜212在形变状态下的最高点水平高度，与导流软膜212相对停机垫1距离呈线性正相关。

工作原理：在第一阶段：直升机位于停机垫1上方，直升机的旋翼将气流向下吹动，停机垫1上方形成竖直向下的气流，冲击至受压软膜12上，受压软膜12向下形变，缓冲气腔空间缩小，向连通气腔内排气，由于排气管3的出气具有压力阈值，在开始时连通气腔内气压升高，导流软膜212向上膨胀凸起；由于向下吹动的气流作用在停机垫1上后向四周分散，变为水平的气流向四周流动，而凸起后的导流软膜212成为其流动阻碍，水平吹动的气流在接触到导流软膜212后，迫使气流向上抬升或向斜上方吹动，提高了脱离控制垫系统后与地面的距离；由于水平气流吹动的位置相对于地面无空气流动处为低压区，空气总会从高压区向低压区移动，低压区与高压区距离越远，高压区受到的影响越小，即地面附近的沙尘向上抬升、向四周扩散的距离越小。

在第二阶段：直升机继续向下降落，受压软膜12承受的压力更大，向四周分散的水平方向的气流流速加快，导流软膜212的形变达到最大值，受压软膜12还未达到形变最大值。

在第三阶段：直升机进一步向下降直至降落，受压软膜12承受的压力更大，向四周分散的水平方向的气流流速加快，受压软膜12进一步形变，此时由于导流软膜212的形变早已达到最大值，连通气腔内的气体压迫压力阀32开启，从排气管3排出，排气管3将气体斜向上排出；因直升机与地面距离越近，气流的流速越大，贴附在升流环上侧水平吹动的气流流速越大，当其流出升流环2后，自身所流经处气压越低，对地面的沙尘造成的影响越大；因此通过排气管3向斜上方补充空气，减少流出升流环2后的气流造成的低压效果，弥补对地面沙尘造成的影响。

具体实施例二：在具体实施例一的基础上，请参阅图9的一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统，位于最外侧的升流环2的导流软膜212形成的坡的坡面呈弧形，弧形的角度为80~120°；坡背为与坡面相切的斜面；所述斜面的切向方向指向连通气腔的出气口上侧区。该设置的原理与飞机机翼表面的气流流动原理相近，由于球形体在流体中的边界层分离点位于80-120°的位置，使贴附在弧面表面的流经的气体成为湍流，并继续沿着坡的表面移动，直至沿着斜面排出；由于湍流是以涡流的形式流出的，且受后方气体的推动力较小，排出的流速较小，能够在不影响排气管3气体排出方向的前提下，增大对低压区的弥补作用；使得水平气流流过后的区域内能够及时补充气体，不需要贴近地面附近的气体带动地面的沙尘去补充低压区的空缺。

具体实施例三：在具体实施例一或二的基础上，请参阅图10-11的一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统，连通气腔的进气口213处转动连接有遮气板215；遮气板215远离停机垫1的端面固定连接有支撑爪216；在初始状态下，支撑爪216与导流软膜212底端抵接；遮气板215在受从停机垫1向升流环2的来风后向上翻；遮气板215在初始状态下，将缓冲气腔和连通气腔隔断，使用硬件与硬件之间的抵接相较于气压更能直接地、快速地把导流软膜212上顶。

具体实施例四：在具体实施例一或二或三的基础上，请参阅图12的一种沙土地面重型直升机沙尘控制垫系统，停机垫1包括垫体11、受压软膜12和承托板14；垫体11为上侧开放的结构，垫体11上端开口由受压软膜12覆盖；承托板14固定连接在垫体11内，且位于受压软膜12下侧，承托板14表面开设有贯通上下侧的通孔，承托板14上端面高于受压软膜12形变的最低点，承托板14由刚性材料制成；垫体11的周壁开设有多个排气口13，排气口13的数量与单个升流环2的环段21数量相同，排气口13位于承托板14下；当直升机完全降落后，可降落在硬刚性的承托板上，保证降落的稳定性。

具体实施例四：在具体实施例一或二或三或四的基础上，受压软膜12表面开设有常闭的气口；气口在受压软膜12形变后开启；气口为单向流通的口；气口的开启压力阈值与排气管3的开启压力阈值相同；使得在第三阶段时，气口可开启，并将垂直的气流涌入缓冲气腔内，并直接地增大缓冲气腔、连通气腔内的气压，快速地将排气管3的压力阀332打开，并能加大排气管3排出气体的气量，还能降低水平气流的气量增大速度。

具体实施例五：在具体实施例一或二或三或四或五的基础上，缓冲气腔和连通气腔内的气体为惰性气体。避免因直升机底座过热，空气受热膨胀使得部件爆炸的问题，并能延长部件的使用寿命。