一种飞机系留装置及系留方法
阅读说明：本技术 一种飞机系留装置及系留方法 (Airplane mooring device and mooring method ) 是由 王彬文 成竹 吴敬涛 雷凯 邓文亮 于 2021-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及与飞机相关联的地面装置技术领域,具体是涉及一种飞机系留装置及系留方法,所述系留装置包括长度模块,测量模块,调节模块,连接模块；所述测量模块包括第一拉环,第一拉杆,第一法兰盘,第二法兰盘,线性弹簧元件；系留方法包括：确定飞机的系留方式；计算系留载荷；通过实验计算在极端温度下材料热胀冷缩效应造成的系留拉力差值；系留预紧力以及设定滑动摩擦力；计算测量模块中线性弹簧元件的磅数以及弹性系数；对飞机与地面系留点进行系留；本发明提供的系留装置不仅能够自动进行长度调节,还能够直观得到系留拉紧状态的系留拉力。(The invention relates to the technical field of ground devices associated with airplanes, in particular to an airplane mooring device and a mooring method, wherein the mooring device comprises a length module, a measuring module, an adjusting module and a connecting module; the measuring module comprises a first pull ring, a first pull rod, a first flange plate, a second flange plate and a linear spring element; the mooring method comprises the following steps: determining a mooring mode of the airplane; calculating the mooring load; calculating a difference value of the mooring tension caused by the expansion and contraction effect of the material at the extreme temperature through experiments; mooring pretightening force and setting sliding friction force; calculating the pound and the elastic coefficient of a linear spring element in the measuring module; mooring the airplane and the ground mooring point; the mooring device provided by the invention not only can automatically adjust the length, but also can intuitively obtain the mooring tension in the mooring tensioning state.)
技术领域
本发明涉及与飞机相关联的地面装置技术领域，具体是涉及一种飞机系留装置及系留方法。
背景技术
对于飞机测试，往往要求试验飞机的位置保持固定。因此，在该试验中飞机往往通过系留装置和实验室布置的地锚相连，从而保证飞机位置的固定。在飞机实验室气候试验中，一般要求受试飞机是一架包括所有系统和设备的完整飞机，并在试验中常常进行启动辅助动力装置或发动机开车等操作。此外，部分试验项目中需要对飞机进行吹风（包括风吹雨、风吹雪、冻云结冰等）。这些特点使得飞机实验室气候试验对飞机系留的要求高于常规的静力试验，而常规的系留设计往往难以满足飞机实验室气候试验的需求。
目前，常规的系留装置主要由一定长度的锁链或者钢丝绳通过系留接头（卸扣、吊环等）将飞机和地面的系留点连接，其主要考虑系留结构强度问题，即首先确定系留方式（包括：6系留方式、8系留方式、12系留方式以及16系留方式），通过计算得到每个系留的承载，依据载荷选用不同规格的系留装置以及相应的接头。在飞机实验室气候试验中，由于极端温度引起材料的热胀冷缩效应，因此在系留装置中需要频繁检查调节装置以防止材料收缩变形引起的飞机结构损伤。此外，不同型号飞机在进行气候试验以及同一架飞机开展不同试验项目时，其在实验室的位置并不固定，因此，要求不同长度的飞机系留装置，使得特定长度的系留装置设计难以满足试验要求，往往需要重复加工影响试验进度。
发明内容
本发明解决的技术问题是：现有技术的飞机地面系留装置长度调节不方便，系留拉力不能直接从系留装置上得到。
本发明的技术方案是：一种飞机系留装置，包括一端与飞机系留点连接的长度模块，设置在所述长度模块另一端的测量模块，一端与所述测量模块连接、另一端与地面系留点连接的调节模块，以及设置在长度模块、测量模块、调节模块端部连接处的连接模块；
所述测量模块包括第一拉环，一端设置在所述第一拉环上的第一拉杆，设置在所述第一拉杆另一端的第一法兰盘，与所述第一法兰盘对应设置的第二法兰盘，多个设置在所述第一法兰盘、第二法兰盘之间的线性弹簧元件，多个一端设置在第一法兰盘上、另一端贯穿第二法兰盘的滑动导引杆，一端固定在所述第二法兰盘上的第二拉杆，以及设置在所述第二拉杆另一端的第二拉环；
所述第二法兰盘上设置有与滑动导引杆滑动配合的限位孔；
所述滑动导引杆贯穿限位孔一端设置有限位螺母；所述滑动导引杆上设置有拉力刻度；
所述调节模块包括套筒，滑动设置在所述套筒内的滑动伸缩杆，固定设置在所述套筒端部的摩擦调节器固定件，与所述摩擦调节器固定件连接且关于滑动伸缩杆侧壁对称设置的摩擦调节器；
所述套筒内设置有限位环；所述滑动伸缩杆位于套筒内的端部设置有防脱限位块；
所述摩擦调节器包括设置在所述摩擦调节器固定件上的弹簧安装筒，设置在所述弹簧安装筒一端的螺纹孔，与所述螺纹孔螺纹连接的压力调节螺杆，设置在所述弹簧安装筒另一端且与滑动伸缩杆接触的摩擦片，以及设置在所述摩擦片、压力调节螺杆之间的压力弹簧；
所述螺纹孔、压力调节螺杆连接处设置有锁止结构。
进一步地，所述套筒两端分别滑动安装一个滑动伸缩杆；
所述滑动伸缩杆远离套筒一端与连接模块连接；在套筒两端分别滑动安装一个滑动伸缩杆能够使得调节模块的调节范围加长，以便于对系留装置的长度进行大范围的调整，提高实用性。
进一步地，所述其中一个滑动伸缩杆上设有重叠孔；另一个滑动伸缩杆能够与所述重叠孔滑动连接；重叠孔的设置能够使得两个滑动伸缩杆进行重叠，进一步加长调节模块的调节范围，可以对系留装置的长度进行更大范围的调整。
进一步地，所述滑动伸缩杆为圆柱形杆；所述摩擦片为弧形，其内径与滑动伸缩杆外径相同；圆柱形杆其外表面为弧面，相较于平面有利于增大与摩擦片的接触面积；在摩擦系数相同的情况下，通过增加接触面积可以有效提升摩擦力的大小；确保调节模块可以在一个较大的范围内对滑动伸缩杆实现夹持；在摩擦片与滑动伸缩杆之间保持较大的滑动摩擦力，能够使得系留装置收缩后在产生较大的内拉力下发生滑动；有利于保持较大的系留拉力，对飞机进行固定。
进一步地，所述滑动伸缩杆为扁平形杆；
所述扁平形杆的平面上设置有摩擦力增强结构；
所述摩擦力增强结构为连续设置的波浪形状或W形状的第一条形槽；
所述摩擦片与扁平形杆的接触面上设置有能够与第一条形槽配合的条形凸起；连续的第一条形槽能够大大增强滑动伸缩杆与摩擦片之间能够产生的滑动摩擦力，有利于保持较大的系留拉力，对飞机进行固定。
进一步地，所述滑动伸缩杆为扁平形杆；
所述扁平形杆的平面上设置有阶段性突变调节结构；
所述阶段性突变调节结构为不连续的波浪形状或W形状的第二条形槽；
连续的第一条形槽在设定好弹簧元件后，系留装置伸长后，产生的拉力是不变化的；不连续的第二条形槽能够使整个系留装置的拉力产生变化，通过计算第二条形槽间隔距离可以使得系留装置的拉力在不同的调整阶段大小不同；其实用性更强，根据实验室状况可作出多种变化。
进一步地，所述滑动伸缩杆为矩形杆；
所述摩擦调节器固定件上设置有两组摩擦调节器；设置两组摩擦调节器可有效增大滑动摩擦力，有利于使系留装置保持较大的系留拉力，对飞机进行固定。
进一步地，所述连接模块为蝴蝶扣；蝴蝶扣为现有标准产品且价格低廉，使用方便。
进一步地，所述长度模块为数个长度500~1000mm的系留索连接组成；所述系留索为金属链条；根据具体应用环境可以采用不同的长度模块，使用方便，便与实施。
本发明还提供了上述飞机系留装置的系留方法，包括以下步骤：
S1、根据系留应用场景确定飞机的系留方式，包括：6系留方式、8系留方式、12系留方式以及16系留方式；
S2、根据系留方式计算系留载荷，依据载荷选用所需长度、规格的长度模块以及相应的连接模块；
S3、在极端温度的条件下，通过实验计算材料热胀冷缩效应造成的系留拉力差值；
S4、计算摩擦调节器的系留预紧力以及设定滑动摩擦力；计算测量模块中线性弹簧元件的磅数以及弹性系数；
S5、对飞机与地面系留点进行系留。
本发明的有益效果是：本发明提供的飞机地面系留装置，相较于传统的金属链条在对飞机进行系留的过程中，能够直观得到每个系留装置对飞机产生的系留拉力；本发明通过弹簧安装筒、压力调节螺杆、摩擦片以及压力弹簧的设置能够对系留装置的长度进行相应的自动调节；有效避免工作人员进入极端环境下的气候实验室内部对系留装置进行手动调节，不仅保证工作人员的安全，还在一定程度上减轻测试人员的工作量，提高工作效率；本发明结构简单，易于装配，可便捷的应用在除飞机气候实验室之外的各类场景；可以通过不同数量的长度模块配合调节模块，实现飞机地面系留对系留装置不同长度的需求，减少重新设计、采购等环节。
附图说明
图1是本发明系留方法的流程图；
图2是本发明实施例1整体的结构示意图；
图3是本发明实施例1测量模块的结构示意图；
图4是本发明实施例1调节模块的结构示意图；
图5是本发明实施例1摩擦调节器的结构示意图；
图6是本发明实施例1滑动伸缩杆的结构示意图；
图7是本发明实施例2摩擦力增强结构的结构示意图；
图8是本发明实施例3阶段性突变调节结构的结构示意图；
图9是本发明实施例4的结构示意图；
其中，1-长度模块、2-测量模块、3-调节模块、4-连接模块、20-第一拉环、21-第一拉杆、22-第一法兰盘、23-第二法兰盘、24-线性弹簧元件、25-滑动导引杆、26-第二拉杆、27-第二拉环、230-限位孔、250-限位螺母、30-套筒、31-滑动伸缩杆、32-摩擦调节器固定件、33-摩擦调节器、34-限位环、35-防脱限位块、330-弹簧安装筒、331-螺纹孔、332-压力调节螺杆、333-摩擦片、334-压力弹簧、335-锁止结构、310-重叠孔、36-摩擦力增强结构、360-第一条形槽、361-条形凸起、37-阶段性突变调节结构、370-第二条形槽。
具体实施方式
实施例1
如图2所示的一种飞机系留装置，包括一端与飞机系留点连接的长度模块1，设置在长度模块1另一端的测量模块2，一端与测量模块2连接、另一端与地面系留点连接的调节模块3，以及设置在长度模块1、测量模块2、调节模块3端部连接处的连接模块4；
连接模块4为蝴蝶扣。
长度模块1为5条长度是500mm的金属链条连接形成。
如图3所示，测量模块2包括第一拉环20，一端设置在第一拉环20上的第一拉杆21，设置在第一拉杆21另一端的第一法兰盘22，与第一法兰盘22对应设置的第二法兰盘23，3个设置在第一法兰盘22、第二法兰盘23之间的线性弹簧元件24，3个一端设置在第一法兰盘22上、另一端贯穿第二法兰盘23的滑动导引杆25，一端固定在第二法兰盘23上的第二拉杆26，以及设置在第二拉杆26另一端的第二拉环27；
第二法兰盘23上设置有与滑动导引杆25滑动配合的限位孔230；
滑动导引杆25贯穿限位孔230一端设置有限位螺母250；滑动导引杆25上设置有拉力刻度；
如图4所示，调节模块3包括套筒30，滑动设置在套筒30内的滑动伸缩杆31，固定设置在套筒30端部的摩擦调节器固定件32，与摩擦调节器固定件32连接且关于滑动伸缩杆31侧壁对称设置的摩擦调节器33；
套筒30内设置有限位环34；滑动伸缩杆31位于套筒30内的端部设置有防脱限位块35；
如图5所示，摩擦调节器33包括设置在摩擦调节器固定件32上的弹簧安装筒330，设置在弹簧安装筒330一端的螺纹孔331，与螺纹孔331螺纹连接的压力调节螺杆332，设置在弹簧安装筒330另一端且与滑动伸缩杆31接触的摩擦片333，以及设置在摩擦片333、压力调节螺杆332之间的压力弹簧334；
螺纹孔331、压力调节螺杆332连接处设置有锁止结构335。
如图6所示，套筒30两端分别滑动安装一个滑动伸缩杆31；
滑动伸缩杆31远离套筒30一端与连接模块4连接；
其中一个滑动伸缩杆31上设有重叠孔310；另一个滑动伸缩杆31能够与重叠孔310滑动连接。
滑动伸缩杆31为圆柱形杆；摩擦片333为弧形，其内径与滑动伸缩杆31外径相同。
其中，摩擦片333为陶瓷纤维材料制成。蝴蝶扣、金属链条、锁止结构335均采用现有产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
实施例2
如图2所示的一种飞机系留装置，包括一端与飞机系留点连接的长度模块1，设置在长度模块1另一端的测量模块2，一端与测量模块2连接、另一端与地面系留点连接的调节模块3，以及设置在长度模块1、测量模块2、调节模块3端部连接处的连接模块4；
连接模块4为蝴蝶扣。
长度模块1为3条长度是1000mm的金属链条连接形成。
测量模块2包括第一拉环20，一端设置在第一拉环20上的第一拉杆21，设置在第一拉杆21另一端的第一法兰盘22，与第一法兰盘22对应设置的第二法兰盘23，4个设置在第一法兰盘22、第二法兰盘23之间的线性弹簧元件24，3个一端设置在第一法兰盘22上、另一端贯穿第二法兰盘23的滑动导引杆25，一端固定在第二法兰盘23上的第二拉杆26，以及设置在第二拉杆26另一端的第二拉环27；
第二法兰盘23上设置有与滑动导引杆25滑动配合的限位孔230；
滑动导引杆25贯穿限位孔230一端设置有限位螺母250；滑动导引杆25上设置有拉力刻度；
如图4所示，调节模块3包括套筒30，滑动设置在套筒30内的滑动伸缩杆31，固定设置在套筒30端部的摩擦调节器固定件32，与摩擦调节器固定件32连接且关于滑动伸缩杆31侧壁对称设置的摩擦调节器33；
套筒30内设置有限位环34；滑动伸缩杆31位于套筒30内的端部设置有防脱限位块35；
如图5所示，摩擦调节器33包括设置在摩擦调节器固定件32上的弹簧安装筒330，设置在弹簧安装筒330一端的螺纹孔331，与螺纹孔331螺纹连接的压力调节螺杆332，设置在弹簧安装筒330另一端且与滑动伸缩杆31接触的摩擦片333，以及设置在摩擦片333、压力调节螺杆332之间的压力弹簧334；
螺纹孔331、压力调节螺杆332连接处设置有锁止结构335。
如图6所示，套筒30两端分别滑动安装一个滑动伸缩杆31；
滑动伸缩杆31远离套筒30一端与连接模块4连接；
其中一个滑动伸缩杆31上设有重叠孔310；另一个滑动伸缩杆31能够与重叠孔310滑动连接。
如图7所示，滑动伸缩杆31为扁平形杆；
扁平形杆的平面上设置有摩擦力增强结构36；
摩擦力增强结构36为连续设置的波浪形状或W形状的第一条形槽360；
摩擦片333与扁平形杆的接触面上设置有能够与第一条形槽360配合的条形凸起361。
其中，摩擦片333为陶瓷纤维材料制成。蝴蝶扣、金属链条、锁止结构335均采用现有产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
相较于实施例1，本实施例扁平形杆的平面上设置有摩擦力增强结构36，进一步增强摩擦调节器33与滑动伸缩杆31之间的摩擦力，使系留装置具有较大的系留拉力。
实施例3
如图2所示的一种飞机系留装置，包括一端与飞机系留点连接的长度模块1，设置在长度模块1另一端的测量模块2，一端与测量模块2连接、另一端与地面系留点连接的调节模块3，以及设置在长度模块1、测量模块2、调节模块3端部连接处的连接模块4；
连接模块4为蝴蝶扣。
长度模块1为5条长度是800mm的金属链条连接形成
测量模块2包括第一拉环20，一端设置在第一拉环20上的第一拉杆21，设置在第一拉杆21另一端的第一法兰盘22，与第一法兰盘22对应设置的第二法兰盘23，5个设置在第一法兰盘22、第二法兰盘23之间的线性弹簧元件24，3个一端设置在第一法兰盘22上、另一端贯穿第二法兰盘23的滑动导引杆25，一端固定在第二法兰盘23上的第二拉杆26，以及设置在第二拉杆26另一端的第二拉环27；
第二法兰盘23上设置有与滑动导引杆25滑动配合的限位孔230；
滑动导引杆25贯穿限位孔230一端设置有限位螺母250；滑动导引杆25上设置有拉力刻度；
如图4所示，调节模块3包括套筒30，滑动设置在套筒30内的滑动伸缩杆31，固定设置在套筒30端部的摩擦调节器固定件32，与摩擦调节器固定件32连接且关于滑动伸缩杆31侧壁对称设置的摩擦调节器33；
套筒30内设置有限位环34；滑动伸缩杆31位于套筒30内的端部设置有防脱限位块35；
如图5所示，摩擦调节器33包括设置在摩擦调节器固定件32上的弹簧安装筒330，设置在弹簧安装筒330一端的螺纹孔331，与螺纹孔331螺纹连接的压力调节螺杆332，设置在弹簧安装筒330另一端且与滑动伸缩杆31接触的摩擦片333，以及设置在摩擦片333、压力调节螺杆332之间的压力弹簧334；
螺纹孔331、压力调节螺杆332连接处设置有锁止结构335。
如图6所示，套筒30两端分别滑动安装一个滑动伸缩杆31；
滑动伸缩杆31远离套筒30一端与连接模块4连接；
其中一个滑动伸缩杆31上设有重叠孔310；另一个滑动伸缩杆31能够与重叠孔310滑动连接。
如图8所示，滑动伸缩杆31为扁平形杆；
扁平形杆的平面上设置有阶段性突变调节结构37；
阶段性突变调节结构37为不连续的波浪形状或W形状的第二条形槽370。
其中，摩擦片333为陶瓷纤维材料制成。蝴蝶扣、金属链条、锁止结构335均采用现有产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
相较于实施例1，本实施例通过不连续的第二条形槽能够使整个系留装置的拉力产生变化，通过计算第二条形槽间隔距离可以使得系留装置的拉力在不同的调整阶段大小不同；其实用性更强。
实施例4
如图2所示的一种飞机系留装置，包括一端与飞机系留点连接的长度模块1，设置在长度模块1另一端的测量模块2，一端与测量模块2连接、另一端与地面系留点连接的调节模块3，以及设置在长度模块1、测量模块2、调节模块3端部连接处的连接模块4；
连接模块4为蝴蝶扣。
长度模块1为6条长度是700mm的金属链条连接形成。
测量模块2包括第一拉环20，一端设置在第一拉环20上的第一拉杆21，设置在第一拉杆21另一端的第一法兰盘22，与第一法兰盘22对应设置的第二法兰盘23，6个设置在第一法兰盘22、第二法兰盘23之间的线性弹簧元件24，3个一端设置在第一法兰盘22上、另一端贯穿第二法兰盘23的滑动导引杆25，一端固定在第二法兰盘23上的第二拉杆26，以及设置在第二拉杆26另一端的第二拉环27；
第二法兰盘23上设置有与滑动导引杆25滑动配合的限位孔230；
滑动导引杆25贯穿限位孔230一端设置有限位螺母250；滑动导引杆25上设置有拉力刻度；
如图4所示，调节模块3包括套筒30，滑动设置在套筒30内的滑动伸缩杆31，固定设置在套筒30端部的摩擦调节器固定件32，与摩擦调节器固定件32连接且关于滑动伸缩杆31侧壁对称设置的摩擦调节器33；
套筒30内设置有限位环34；滑动伸缩杆31位于套筒30内的端部设置有防脱限位块35；
如图5所示，摩擦调节器33包括设置在摩擦调节器固定件32上的弹簧安装筒330，设置在弹簧安装筒330一端的螺纹孔331，与螺纹孔331螺纹连接的压力调节螺杆332，设置在弹簧安装筒330另一端且与滑动伸缩杆31接触的摩擦片333，以及设置在摩擦片333、压力调节螺杆332之间的压力弹簧334；
螺纹孔331、压力调节螺杆332连接处设置有锁止结构335。
如图6所示，套筒30两端分别滑动安装一个滑动伸缩杆31；
滑动伸缩杆31远离套筒30一端与连接模块4连接；
其中一个滑动伸缩杆31上设有重叠孔310；另一个滑动伸缩杆31能够与重叠孔310滑动连接。
滑动伸缩杆31为矩形杆；
摩擦调节器固定件32上设置有两组摩擦调节器33。
其中，摩擦片333为陶瓷纤维材料制成。蝴蝶扣、金属链条、锁止结构335均采用现有产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
相较于实施例1，本实施例通过多设置一组摩擦调节器33，增强摩擦调节器33与滑动伸缩杆31之间的摩擦力，使系留装置具有较大的系留拉力。
实施例5
本实施例记载的是实施例4的飞机系留装置的系留方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、根据系留应用场景确定飞机的系留方式，包括：6系留方式、8系留方式、12系留方式以及16系留方式；根据气候实验室及飞机机型本实施例选择8系留方式；
S2、根据系留方式计算系留载荷，依据载荷选用不同长度、规格的长度模块以及相应的连接模块；长度模块1为6条长度是700mm的金属链条连接形成；连接模块4为蝴蝶扣；
S3、在极端温度的条件下，通过实验计算材料热胀冷缩效应造成的系留拉力差值；
S4、计算摩擦调节器的系留预紧力以及设定滑动摩擦力；计算测量模块中线性弹簧元件的磅数以及弹性系数；
S5、对飞机与地面系留点进行系留。
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