CN102360220B

CN102360220B - 航空记录仪海底搜索装置及其方法

Info

Publication number: CN102360220B
Application number: CN 201110144284
Authority: CN
Inventors: 雷海东; 王知权; 钱维; 王丽娜; 付小焕; 章辰曦; 高婷; 赵旗
Original assignee: Jianghan University
Current assignee: Jianghan University
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: CN102360220A

Abstract

本发明公开了一种航空记录仪海底搜索装置及其方法，该装置包括黑匣子，黑匣子设置在弹射筒装置内，所述弹射筒装置一侧设有第一舱门，所述第一舱门内侧设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有第一弹簧，所述第一弹簧一端连接第一卡扣，所述第一卡扣设置在所述黑匣子一侧，所述弹射筒装置一侧设有第一自动锁，所述第一自动锁与所述第一舱门连接，所述第一自动锁用于控制所述第一舱门开启；所述弹射筒装置一侧设有第三弹簧与第四弹簧，所述第三弹簧与第四弹簧用于当所述第一自动锁开启时，将所述第一舱门脱离所述弹射筒装置。采用本发明的装置能够在海域飞机失事后，控制黑匣子的行踪，简易寻找到黑匣子。

Description

航空记录仪海底搜索装置及其方法

技术领域

本发明涉及航空领域，特别涉及一种航空记录仪海底搜索装置及其方法。

背景技术

飞机失事后，寻找飞行记录仪(黑匣子)往往受人关注，随着科技的发展，寻找黑匣子技术越来越成熟。现有技术中的“黑匣子”制造材料虽具防火、耐压、耐海水浸泡等特点，但飞机失事后，“黑匣子”发射“求救”信号能力只能维持30天。由于事实条件复杂，某些环境下寻找黑匣子仍然很困难。虽然黑匣子寻找技术很成熟，然而事实证明在有限的时间内，寻找黑匣子仍然存在很多的问题，尤其是当黑匣子落入海底时，很难找到。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种海域飞机失事后，控制黑匣子的行踪，能够简易寻找黑匣子的航空记录仪海底搜索装置。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种航空记录仪海底搜索装置，包括黑匣子，其特征在于，所述黑匣子设置在弹射筒装置内，所述弹射筒装置一侧设有第一舱门，所述第一舱门内侧设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有第一弹簧，所述第一弹簧一端连接第一卡扣，所述第一卡扣设置在所述黑匣子一侧，所述弹射筒装置一侧设有第一自动锁，所述第一自动锁与所述第一舱门连接，所述第一自动锁用于控制所述第一舱门开启；所述弹射筒装置一侧设有第三弹簧与第四弹簧，所述第三弹簧与第四弹簧用于当所述第一自动锁开启时，将所述第一舱门脱离所述弹射筒装置。

所述弹射筒装置另一侧设有第二舱门，所述第二舱门内侧设有第二凹槽，所述第二凹槽内设有第二弹簧，所述第二弹簧一端连接第二卡扣，所述第二卡扣设置在所述黑匣子另一侧，所述弹射筒装置另一侧设有第二自动锁，所述第二自动锁与所述第二舱门连接，所述第二自动锁用于控制所述第二舱门开启；所述弹射筒装置另一侧设有第五弹簧与第六弹簧，所述第五弹簧与第六弹簧用于当所述第二自动锁开启时，将所述第二舱门脱离所述弹射筒装置。

所述弹射筒装置为空心立方体，两侧开口连通，所述立方体依次由外壳、耐冲击层、耐高温层和里衬包裹叠层组成；所述里衬的叠层中设有一长方体空间，所述长方体空间内设有信号采集器、备用蓄电池、重心传感器、震感传感器。

所述黑匣子包括设置在壳体内的信标信号、GPS系统、处理芯片、蓄电池及水压传感器。

所述黑匣子的外形为椭圆形，所述黑匣子体积为60～80m³，所述黑匣子的质量为50Kg。

所述壳体内设有泡沫钢支架。

本发明还提供一种使用所述的装置海底搜索航空记录仪的方法，包括以下步骤：

(1)GPS系统失去连接时开始，等待30秒后，判断是否开启弹射筒装置：

当水压传感器检测水压小于深水标准值时，重复上述等待时间；

当水压传感器检测水压大于或等于深水标准值时，进行步骤(2)；

(2)根据震感传感器判断飞机振动强烈程度，若没有震感，判定黑匣子静止；

(3)根据重心传感器判断黑匣子空间方位，重心传感器将信号传给处理芯片，处理芯片用于控制第一舱门开启或第二舱门开启；

(4)当判断是第一自动锁打开时，第一舱门脱离弹射装置，黑匣子从第一舱门弹出；或当判断是第二自动锁打开时，第二舱门脱离弹射装置，黑匣子从第二舱门弹出；

(5)黑匣子弹出后打开信标通信；

(6)等待30秒后判断是否开启GPS系统：

当水压传感器检测水压大于500KPa值时，重复等待时间；

当水压传感器检测水压小于或等于500KPa值时，进行步骤(6)；

(7)开启GPS系统，通过卫星校时、卫星定位后发射搜救信息。

所述步骤(7)中发射搜救信息持续10分钟后关闭，每个整点时刻，黑匣子自动启动工作，重复发射10分钟的搜索信号。

所述黑匣子能够发射特殊频段的无线电波，当搜索小组与黑匣子距离接近的时候，黑匣子工作系统能够作出响应。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：本发明是针对海底环境，设计了一套黑匣子搜寻装置，能够控制黑匣子的行踪，使其在落入海底时通过此装置简易的寻找到黑匣子。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的航空记录仪海底搜索装置安装在飞机上的剖视图；

图2是本发明实施例提供的弹射筒装置结构示意图；

图3是图1的A-A向剖视图；

图4是本发明实施例提供的黑匣子结构示意图；

图5是本发明实施例提供的黑匣子弹出过程流程示意图；

图6是本发明实施例提供的黑匣子弹出后流程示意图。

附图中，各标号所代表的组件列表如下：

1.黑匣子，1.1第一卡扣，1.2第二卡扣，1.3壳体，1.4信标信号，1.5GPS系统，1.6处理芯片，1.7蓄电池，1.8水压传感器，1.9泡沫钢支架，2.弹射筒装置，2.1外壳，2.2耐冲击层，2.3耐高温层，2.4里衬，2.5长方体空间，3.第一舱门，4.第二舱门，5.第一凹槽，6.第二凹槽，7.第一弹簧，8.第二弹簧，9.第一自动锁，10.第二自动锁，11.1第三弹簧，11.2第四弹簧，11.3第五弹簧，11.4第六弹簧。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，一种航空记录仪海底搜索装置，包括黑匣子1，黑匣子1设置在弹射筒装置2内，弹射筒装置2一侧设有第一舱门3，第一舱门3内侧设有第一凹槽5，第一凹槽5内设有第一弹簧7，第一弹簧7一端连接第一卡扣1.1，另一端设置在第一凹槽5内，黑匣子1一侧固定设有第一卡扣1.1，第一弹簧7用于阻止黑匣子1从第一舱门3弹出；弹射筒装置2一侧设有第一自动锁9，第一自动锁9与第一舱门3连接，第一自动锁9用于将第一舱门3固定在弹射筒装置2上，并控制第一舱门3开启；弹射筒装置2一侧设有两个第三弹簧11.1(参见图3)与两个第四弹簧11.2(参见图3)，第三弹簧11.1与第四弹簧11.2用于当第一自动锁9开启时，将第一舱门3脱离弹射筒装置2。

作为优选，弹射筒装置2另一侧设有第二舱门4，第二舱门4内侧设有第二凹槽6，第二弹簧8一端连接第二卡扣第二卡扣1.2，另一端设置在第二凹槽6内，第二卡扣1.2固定在黑匣子1另一侧，第二卡扣1.2用于阻止黑匣子1从第二舱门4弹出；弹射筒装置2另一侧设有第二自动锁10，第二自动锁10与第二舱门4连接，第二自动锁10用于将第二舱门4固定在弹射筒装置2上，并控制第二舱门4开启；弹射筒装置2另一侧设有两个第五弹簧11.3与两个第六弹簧11.4，第五弹簧11.3与第六弹簧11.4用于当第二自动锁10开启时，将第二舱门4脱离弹射筒装置2。

弹射筒装置的一个功能是将黑匣子弹出机舱，实现黑匣子顺利浮出水面。黑匣子舱门起保护内部环境的作用，黑匣子弹出前，黑匣子舱门会通过信号控制被自动打开，双向设计的黑匣子舱门，是为了使黑匣子能从两个方向弹出。黑匣子在弹射筒装置内，有两个方向的“逃逸方式”，当第一舱门或第二舱门打开，黑匣子就能受弹力作用下，向第一舱门方向或第二舱门方向射出。

参见图1，为了确保舱门顺利打开，设有第三弹簧11.1、第四弹簧11.2、第五弹簧11.3、第六弹簧11.4协助舱门脱离，使黑匣子1能顺利弹射出弹射筒装置2。

参见图2和图3，弹射筒装置2为空心立方体，两侧开口连通，立方体依次由坚硬的外壳2.1、耐冲击层2.2、耐高温层2.3和里衬2.4包裹叠层组成。里衬2.4的叠层中设有一长方体空间2.5，长方体空间2.5内设有信号采集器、备用蓄电池、重心传感器和震感传感器，已减轻黑匣子的重量。

立方体内部空间用于装黑匣子，同时实现弹射功能。在弹射筒装置的保护下，黑匣子受损几率大大降低。

参见图4，黑匣子1包括设置在壳体1.3内的信标信号1.4、GPS系统1.5、处理芯片1.6、蓄电池1.7及水压传感器1.8，在壳体1.3内的多余空间里设有泡沫钢支架1.9。黑匣子1的外形为椭圆形，黑匣子1的体积设置为60～80m³，此时黑匣子1的质量约50Kg，也可以根据黑匣子的实际质量，计算出其体积，以黑匣子能浮出水面为宜。

本发明的黑匣子结构如图4所示，跟传统黑匣子比起，此黑匣子具体结构体积更大，其值约为60～80m³，其目的是为了增大黑匣子在海水中的排水量，从而增加海水的对黑匣子的浮力，跟传统黑匣子比起，此黑匣子把更多的器件集成在弹射装置里，如图3所示，长方体空间2.5是设计在里衬中的一部分空间，用于存放备用蓄电池、重心传感器和震感传感器以及从传统黑匣子里提取出来的信号采集器。这样，黑匣子内减少了信息采集器、耐高温部件等器件，最大限度的减小了黑匣子的重力。在多余空间里，采用特殊结构，用泡沫钢支架，支撑黑匣子的外壁，其目的是为了增加黑匣子外部的受压能力，黑匣子也变得更坚固。采用泡沫钢的原因是，它的重力和普通钢比起来，只有1/10。具有较小的密度。在黑匣子的设计中，要求外层防水性能要好。以免海水进入匣体，增加黑匣子重力，导致无法浮起。在黑匣子内部布局中，把信标信号、GPS系统、处理芯片、蓄电池及水压传感器等，放在匣体的中间，也起着保护元器件的作用。黑匣子设计成流体椭球型，符合流体力学标准，耐压能力提升，上浮能力提升。

一种海底搜索航空记录仪的方法，包括以下步骤：

参见图5，步骤101：GPS系统失去连接时定义为开始，等待30秒后，判断是否开启弹射筒装置：

当水压传感器检测水压小于深水标准值2000KPa，重复步骤101；

深水标准值在本发明中，主要是控制程序正常运行的量值，可以人为设定，这个标准值在于区分水中压强与大气压强(100KPa)于两个不同的数量级(10倍关系以上)，若要求飞机在不太深的海域启用此装置，此标准值当尽可能小。在海洋学中的深水标准约为水下300m深，折算压强约3000KPa，若深水标准值设为2000KPa，那么约200m深以上的坠毁事故，可以通过人力潜水搜寻黑匣子。

当水压传感器检测水压大于或等于深水标准值时，进行步骤102；

步骤102：判断黑匣子空间方位：根据震感传感器判断飞机振动强烈程度，若没有震感，判定黑匣子静止，则黑匣子控制中心采集重心传感器的信号，确定飞机倾斜方向，确定黑匣子弹出方向，确定方向后，开启相应侧的舱门，确保黑匣子的弹射是斜向上或是向上的，重心传感器将信号传给处理芯片，通过电平信号开启第一自动锁或第二自动锁，处理芯片控制第一舱门开启或第二舱门开启；第一自动锁和第二自动锁动的工作原理：电平信号加于自动锁后，自动锁通过磁场力翻转，将锁打开，舱门失去固定力，受弹簧力脱离舱体，从而开启了舱门。自动锁可采用市售产品，通过给出的信号自动进行开启。

步骤103：当判断是第一自动锁打开时，第一舱门脱离弹射装置，黑匣子从第一舱门弹出；

步骤104：当判断是第二自动锁打开时，第二舱门脱离弹射装置，黑匣子从第二舱门弹出；

参见图6，步骤105：黑匣子弹出后，黑匣子控制中心通过程序控制，打开信标通信；

步骤106：等待30秒后判断是否开启GPS系统：

当水压传感器检测水压P′大于500KPa值时，重复等待时间；

当水压传感器检测水压P′小于或等于500KPa值时，进行步骤107；

步骤107：开启GPS系统，通过卫星校时、卫星定位后发射搜救信息。

发射搜救信息持续10分钟后关闭GPS系统，每个整点时刻，黑匣子自动启动工作，重复发射10分钟的搜索信号。

黑匣子还可以设计发射特殊频段的无线电波，当搜索小组与黑匣子距离接近的时候，黑匣子工作系统能够作出响应。

本发明的工作过程：

飞机坠入海中，机舱沉入海底，黑匣子控制中心连接的水压传感器，检测到比较大的压强，当机体稳定下来，开启仓内控制中心系统工作，控制中心系统采集重心传感器，确定飞机倾斜方向，确定黑匣子弹出方向，确保黑匣子的弹射是斜向上或是向上的，避免黑匣子弹射进入海底淤泥，而无法上浮。弹射系统开始工作，此时黑匣子在浮力、弹力、弹射筒支撑力、重力的合力作用下，从舱门弹出。黑匣子弹出后，黑匣子设计体积较大满足浮力大于重力，黑匣子会慢慢浮出水面。黑匣子浮出水面后，水压传感器压强减小到足够小，开启GPS工作系统。GPS开始工作后，首先进行卫星时间校正，实现与外界时间同步，GPS再通过卫星定位系统，计算自己位置，然后通过无线电发射，让本国得到最直接信息，迅速获取黑匣子。其程序过程可表示为：黑匣子系统开始工作，打开信标通讯(作为预防不测的搜救信号)，条件循环程序，每30秒处理芯片自动采集压强传感器，通过检测海水压强判别一次黑匣子是否浮出水面，若水压减小到足够小(用P’表示具体值500KPa)，跳出循环，启动GPS系统，通过GPS与外界进行时间同步校对，通过同步卫星，计算黑匣子自己所在位置，然后发送特定无线电波给本国，持续10分钟后，关闭发射系统节约用电，以获得更长时间的续航。平均每个小时一次(整点时刻)，黑匣子自动启动工作，再次发射10分钟的搜索信号。特殊无线电波模块的使用：黑匣子搜索小组，可以发射特殊频段的无线电波，当搜索小组与黑匣子距离足够近的时候，黑匣子工作系统立刻作出响应，方便搜索小组搜寻。避免搜索人员在搜索的最关键时刻，黑匣子处于间歇期。

本发明装置及方法的优点：

1.安装黑匣子的舱内设计两个门，目的是为了飞机在海底任何方向，都能够保证黑匣子弹射方向为斜向上或向上，避免射入淤泥。

2.设计黑匣子可浮起来，打破了陈旧的“海底捞针”模式，让黑匣子转移到比较方便寻找的海面上，再行搜索。

3.设定条件循环结构程序，目的是为了实时判定黑匣子变化量，确保飞机下降至海底，记录全程数据。

本发明的自动控制部分通过现有技术均能够实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种航空记录仪海底搜索装置，包括黑匣子，其特征在于，所述黑匣子设置在弹射筒装置内，所述弹射筒装置一侧设有第一舱门，所述第一舱门内侧设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有第一弹簧，所述第一弹簧一端连接第一卡扣，所述第一卡扣设置在所述黑匣子一侧，所述弹射筒装置一侧设有第一自动锁，所述第一自动锁与所述第一舱门连接，所述第一自动锁用于控制所述第一舱门开启；所述弹射筒装置一侧设有第三弹簧与第四弹簧，所述第三弹簧与第四弹簧用于当所述第一自动锁开启时，将所述第一舱门脱离所述弹射筒装置;

2.根据权利要求1所述的航空记录仪海底搜索装置，其特征在于，所述弹射筒装置为空心立方体，两侧开口连通，所述立方体依次由外壳、耐冲击层、耐高温层和里衬包裹叠层组成；所述里衬的叠层中设有一长方体空间，所述长方体空间内设有信号采集器、备用蓄电池、重心传感器、震感传感器。

3.根据权利要求1所述的航空记录仪海底搜索装置，其特征在于，所述黑匣子包括设置在壳体内的信标信号、GPS系统、处理芯片、蓄电池及水压传感器。

4.根据权利要求3所述的航空记录仪海底搜索装置，其特征在于，所述黑匣子的外形为椭圆形。

5.根据权利要求3或4所述的航空记录仪海底搜索装置，其特征在于，所述壳体内设有泡沫钢支架。

6.一种使用权利要求1所述的装置海底搜索航空记录仪的方法，包括以下步骤：

（1）GPS系统失去连接时开始，等待30秒后，判断是否开启弹射筒装置：

当水压传感器检测水压大于或等于深水标准值时，进行步骤（2）；

（2）根据震感传感器判断飞机振动强烈程度，若没有震感，判定黑匣子静止；

（3）根据重心传感器判断黑匣子空间方位，重心传感器将信号传给处理芯片，处理芯片用于控制第一舱门开启或第二舱门开启；

（4）当判断是第一自动锁打开时，第一舱门脱离弹射筒装置，黑匣子从第一舱门弹出；或当判断是第二自动锁打开时，第二舱门脱离弹射筒装置，黑匣子从第二舱门弹出；

（5）黑匣子弹出后打开信标通信；

（6）等待30秒后判断是否开启GPS系统：

当水压传感器检测水压大于500KPa值时，重复等待时间；

当水压传感器检测水压小于或等于500KPa值时，进行步骤（7）；

（7）开启GPS系统，通过卫星校时、卫星定位后发射搜救信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤（7）中发射搜救信息持续10分钟后关闭，每个整点时刻，黑匣子自动启动工作，重复发射10分钟的搜索信号。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述黑匣子能够发射特殊频段的无线电波，当搜索小组与黑匣子距离接近的时候，黑匣子工作系统能够作出响应。