CN104203751A - 用于自由下落的载荷、具体用于诸如车上没有驾驶员的先导车辆的车辆的软着陆系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种软着陆系统(10)，其包括气垫结构(12)，该气垫结构包括：壳体部分(14)，适于容纳载荷(V)；支撑部分(15)，连接到壳体部分(14)且能够利用压力下的流体而膨胀，并且包括多个管状元件(16；116)，这些管状元件适于膨胀，从而形成伸展构造，在伸展构造中这些管状元件(16；116)支撑壳体部分(14)；以及通气设备(17)，当所述结构(12)与所述载荷(V)一体地自由下落且所述支撑部分(15)撞击地面时，适于使所述管状元件(16；116)逐步地收缩。
Description
技术领域
本发明涉及用于自由下落的载荷、具体用于诸如车上没有驾驶员的先导车辆的车辆的软着陆系统。
背景技术
软着陆系统已知用于这种自由下落的载荷的领域。
为了确保自由下落的载荷的软着陆，通常使用气垫，气垫由空气不能透过的材料制成，并且利用处于压力下的流体而膨胀。这样的气垫安装在待发射而自由下落的载荷的下方，并且执行阻尼该载荷相对地面的冲击的功能。
然而，已知的气垫的结构并不是最佳的，并且具有某些缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于自由下落的载荷的软着陆系统，其属于改进的类型，同时以简单而经济的方式生产，从而克服现有技术中存在的缺陷。
根据本发明，通过如上所述的具有所附权利要求1中记载的特征的系统来实现这个目的和其它的目的。
应当理解，所附的权利要求是本发明说明书中提供的技术教导的整体部分。
附图说明
参考附图，借助于非限制性例子，从以下的详细说明中，本发明进一步的特征和优点将会变得明显，其中：
-图1至3分别是根据本发明的软着陆系统的第一示例性实施例的透视图、侧正视图和前正视图，其中车辆搁置在该软着陆系统上；以及
-图4至6分别是根据本发明的软着陆系统的第二示例性实施例的透视图、侧正视图和前正视图，其中车辆搁置在该软着陆系统上。
具体实施方式
参考图1至3，附图标记10表示根据本发明的用于自由下落的载荷的软着陆系统的第一实施例。
在这些图中，与整体上表示为V的载荷一起示出了系统10。在所示的实施例中，载荷是车辆V，如图中示意性地示出。优选地，车辆V是车上没有驾驶员的先导车辆(也被称为“无人驾驶车辆”，缩写为首字母缩略词UV)。更优选地，车辆V是车上没有驾驶员的先到陆上车辆(也被称为“无人驾驶陆上车辆”，缩写为首字母缩略词UGV)。借助于非限制性例子，车辆V是装备有主体B的军用履带式机器人，该主体由一对侧履带CT1、CT2支撑，并且容纳弹药有效载荷P。
系统10包括整体用12表示的气垫结构，车辆V必须搁置在该气垫结构上，并且该气垫结构适于利用压力下的流体而膨胀，以便在车辆V已经发射之后自由下落而撞击地面时保护该车辆。具体地，当结构12撞击地面时，自由下落的车辆V积蓄的动能从车辆传递到该结构12，由此该结构经历变形，于是所述流体被压缩，并且以逐渐的方式排出到结构之外。
在图1至3中，结构12示出为处于其膨胀构造。
结构12包括壳体部分14和支撑部分15，该壳体部分适于容纳车辆V，该支撑部分包括多个管状元件16，这些管状元件能够利用压力下的流体(例如加压空气)而膨胀，从而取得伸展构造，在该伸展构造中，这些管状元件支撑壳体部分14。在所示的实施例中，伸展构造对应于管状元件的主导水平布置。
此外，结构12包括通气设备17(仅仅在图1中可见)，该通气设备适于在结构12与车辆V一体地自由下落且管状元件16撞击地面时使管状元件16逐渐收缩。
管状元件16由膨胀流体不能透过(例如空气不能透过)的材料制成。
在第一实施例中，当管状元件16处于伸展构造时，它们沿侧向彼此间隔开，并且优选地彼此平行。
优选地，当管状元件16处于伸展构造时，它们沿其主延伸方向具有弯曲的形状，并且趋于弯曲以支撑上覆的壳体部分14，继而该壳体部分支撑车辆V。有利地，管状元件16限定的弯曲形状处于彼此大致平行且与壳体部分14限定的平面大致垂直的平面中。
在该第一实施例中，当管状元件16处于伸展构造时，它们的凹面面向壳体部分14，也就是在系统10处于其操作条件的情况下面向上。优选地，管状元件16的端部终止于壳体部分14中。
优选地，支撑部分15包括多个附加管状元件16，这些附加管状元件能够利用压力下的流体(例如加压空气)而膨胀，从而取得伸展构造，在该伸展构造中，这些附加管状元件支撑壳体部分14，并且沿着与管状元件16大致成横向的方向布置。
有利地，附加管状元件18限定的弯曲形状处于彼此平行、与管状元件16限定的平面垂直并且与壳体部分14限定的平面垂直的平面中。
优选地，附加管状元件18具有与以上参考管状元件16所述的技术特征相同的技术特征。为了简化起见，以下将不再重复这样的技术特征，并且应当参考上述说明。
优选地，管状元件16和附加管状元件18是相互连接的，并且彼此流体连通。更优选地，每个管状元件16与所有的附加管状元件18交叉，并且反之亦然。在第一实施例中，管状元件16和附加管状元件18彼此流体连通，由此形成用于膨胀流体的单个“网状”腔室。支撑部分15形成大致船体形(或“龙骨形”)凹入框架或框架结构。这样的几何结构对于沿除了与地面垂直之外的方向吸收冲击而言是尤其有利的。
在图3所示的前正视图中，管状元件16优选地限定了具有相应最大高度的弯曲形状，该最大高度从处于中心位置的管状元件16a开始朝向处于结构12周边的管状元件16b减小。以举例的方式，周边管状元件16b中的每一个都具有最大高度Xb，该最大高度小于中心管状元件16a的最大高度Xa。
同样，在图2所示的侧正视图中，附加管状元件18也限定了具有相应最大高度的弯曲形状，该最大高度从处于所述结构12的中心位置的附加管状元件18开始朝向处于结构12周边的附加管状元件18逐渐减小。以举例的方式，周边附加管状元件18b中的每一个都具有最大高度Yb，该最大高度小于中心附加管状元件18a的最大高度Ya。
有利地而非必要地，壳体部分14可以利用压力下的流体而膨胀到延伸构造(图1至3)。优选地，壳体部分14与支撑部分15流体连通，从而形成用于膨胀流体的单个腔室。
在本文所示的第一个实施例中，当壳体部分14处于其延伸构造时，其包括中心底板14a(仅仅在图1中可见)和周边边缘14b，该周边边缘利用压力下的流体而膨胀，围绕中心底板14a，并且从中心底板凸起。这样，当车辆V抵靠在中心底板14a上时，其被周边边缘14b围绕，从而可以防止其在对地冲击之后、在支撑部分15完全收缩之前任何不期望地运动超过壳体部分14。例如，周边边缘14b包括具有管状形状的周长边缘，其有利地由膨胀流体(优选地为空气)不能透过的材料制成。
优选地，管状元件16和可能的附加管状元件18终止于周边边缘14b中，并且与该周边边缘流体连通，从而作为整体形成用于膨胀流体的单个空气腔室，该单个空气腔室由壳体部分14和支撑部分15共用。
优选地，结构12包括夹持构件20(仅仅在图1中可见)，该夹持构件适于方便夹持系统10，以便与车辆V一体地例如从飞行器发射而自由下落。例如，夹持构件是设置在壳体部分14上的柄部20。在该第一实施例中，柄部20位于周边边缘14b的相对两侧上。
优选地，结构12具有入口22(仅仅在图1中可见)，该入口适于联接到加压流体罐(例如容纳加压空气)，以用于使支撑部分15膨胀。在该第一实施例中，入口22设置在支撑部分15上，例如设置在管状元件16之一上。然而，在本文没有示出的其它变型实施例中，入口22可以位于结构12的不同位置处。
通气设备可任选地包括多个通气阀17，这些通气阀与支撑部分15连通，并且适于使得该支撑部分逐渐地收缩。优选地，通气阀17设置在管状元件16和/或附加管状元件18上，例如分布在其表面上。在其它的变型中，如果壳体部分14与支撑部分15流体连通，那么作为通气阀17设置在支撑部分15上的替代形式或者与通气阀17设置在支撑部分15上相结合地，通气阀17可以定位在壳体部分14上，例如沿着周边边缘14b分布。然而，对于本领域技术人员而言明显的是，通气阀17可以布置在结构12的不同位置中。通气阀17的功能是当容纳在支撑部分15中的流体的压力超过预定阈值时打开，通常是在支撑部分15对地撞击期间打开。
优选地，系统10还包括可释放的固定装置(未示出)，该固定装置适于将车辆V在壳体部分14上保持就位。固定装置可以包括一个或多个带子，这些带子适于将车辆V相对于壳体部分14固定，这些带子配合有相应的可释放紧固机构。
例如，带子可以通过紧固机构的手动触发而适于围绕并固定侧履带CT1、CT2。更优选地，固定装置包括多个致动器，这些致动器适于以受控制的方式远程地使相应的紧固机构失效，从而去除由带子在壳体部分上产生的约束。
参考该第一实施例，系统10可以具有以下可选特征中的一个或多个，以下仅仅以非限制性的例子提及这些特征：
-系统10具有的整体尺寸为1,300mm X820mm X400mm，总体积为大约0.2m3，重量为1.2kg；
-管状元件16、附加管状元件18和周边边缘14b的直径为100mm；
-壳体部分14和支撑部分15的各部件由膨胀流体不能透过(例如空气不能透过)的材料制成，例如由类似例如聚酯或聚氯乙烯的热塑性聚合物织物制成；优选地，聚酯类型是重量为240g/m2的500/5004PU WR FR UV；
-壳体部分14和支撑部分15的各部件通过焊接(例如通过高频焊接(HFW))而组装，或者通过粘接而组装；
-通气阀17被校准，以便当支撑部分15中的压力达到0.32巴时保持连续地打开；
-通气阀17的流量的调节实现为允许支撑部分15在40秒内完全收缩。
以下将简要描述系统10的系统的第一实施例的操作。
初始，结构12被收缩并折叠，以便于在例如背包中舒适地运输。
当需要使用系统10时，例如当容纳车辆V的飞行器飞行时，为了确保车辆的软着陆，结构12初步展开。
然后，车辆V被放置在壳体部分14上。
加压流体(例如容纳在气缸中的压缩空气)罐连接到入口22，然后支撑部分15膨胀。在这个阶段，管状元件16、附加管状元件18和周边边缘14b被带到相应的伸展构造和相应的延伸构造，从而还提升车辆V。
随后，固定装置的带子绕侧履带CT1、CT2定位，并且通过手动地激活相关的紧固机构而牢固地张紧。
然后，系统10和上覆的车辆V借助于通过柄部20夹持结构12而进行运输，并且被发射而自由下落。
当结构12撞击地面时，冲击引起支撑部分15变形，从而使容纳在支撑部分中的流体压缩，达到阈值，以打开通气阀17。这样，通过通气阀17的适当调节，流体离开支撑部分15的流动确保了管状元件16、附加管状元件18和周边边缘14b的逐步收缩，直到车辆V抵靠在地面上。
之后，远程地打开带子紧固机构，由此使固定装置失效并且将车辆V从壳体部分14释放。
从而完成软着陆，并且可以以自身已知的方式远程地控制车辆V，同时系统10准备再次折叠并带走以便下次使用。
参考图4至6，附图标记110表示根据本发明的用于自由下落的载荷的软着陆系统的第二实施例。
与前述实施例类似的部件和元件或者执行与前述实施例相同功能的部件和元件用相同的字母数字附图标记表示。为了简化起见，这样的部件和元件的描述在以下将不再重复，应当参考在第一实施例的说明中提供的信息。
关于在结构和/或功能观点上与第一实施例存在显著差别的那些部件和元件，它们将用相同的字母数字附图标记加上值100来表示。
与第一实施例不同，优选地成对设置的管状元件116的凹面背离壳体部分14。
与第一实施例不同，管状元件116限定的弧具有大致相同的最大高度Y(图5)。优选地，管状元件116限定的弧是平行的，原因是它们具有相同的轮廓。因此，在第二实施例中，支撑部分15具有大致桥状(或“弓弩状”)形状。
与第一实施例不同，附加管状元件118大致是直的。
与第一实施例不同，壳体部分14包括一对轨道114a，它们中的每一个都设置在管状元件116上，并且适于容纳车辆V的特定部分。优选地，每个轨道114a都具有凹槽或座部114b，侧履带CT1、CT2之一可以联接到该凹槽或座部中。
与第一实施例类似的是，系统110可以包括入口(之前表示为22)、夹持柄部(之前表示为20)和/或固定装置。为了简化起见，所述元件的技术规格不再再次描述，应当参考第一实施例的说明。
该第二实施例具有的优点在于，简化了制造系统110的生产过程。
此外，参考该第二实施例，系统110可以具有以下可选特征中的一个或多个，以下仅仅以非限制性的例子提及这些特征：
-管状元件116的直径为150mm；
-壳体部分14和支撑部分15的各部件由膨胀流体不能透过(例如空气不能透过)的材料制成，优选地由类似例如聚酯或聚氯乙烯(PVC)的热塑性聚合物织物制成；有利地，聚酯类型是重量为750g/m2的1100/11004PU WR FR UV；
-支撑部分15的管状元件116可以膨胀到0.2巴的压力；
-通气阀17被校准，以便当支撑部分15的管状元件116中的压力达到0.22巴时保持连续地打开；以及
-管状元件116可以利用插入到织物护套中的中性聚氨酯(PU)的挤出室制成。
系统110的第二实施例的操作基本上与参考第一实施例所述的相同。因此，为了简化起见，以下将不再再次描述所述操作，应当参考第一实施例的说明。
当能够共存时，将本文所述和所示的各种变型和实施例区分开的技术特征可以自由地互换。
当然，在不偏离本发明的原理的情况下，在不脱离所附权利要求中列出的本发明的范围的情况下，针对在本文中借助非限制性例子描述和图示的内容，各实施例的形式和实施细节可以充分地变化。
Claims (13)
1.一种软着陆系统(10)，其用于自由下落的载荷，尤其是用于车辆，例如车上没有驾驶员的先导车辆(V)；所述系统(10)包括气垫结构(12)，所述气垫结构包括：
-壳体部分(14)，所述壳体部分适于容纳所述载荷(V)；
-支撑部分(15)，所述支撑部分连接到所述壳体部分(14)，并且能够利用压力下的流体而膨胀；所述支撑部分(15)包括多个管状元件(16；116)，所述多个管状元件适于膨胀，从而形成伸展构造，在所述伸展构造中，所述多个管状元件支撑所述壳体部分(14)；以及
-通气设备(17)，当所述结构与所述载荷(V)一体地自由下落且所述支撑部分(15)撞击地面时，所述通气设备适于使所述管状元件(16；116)逐步地收缩。
2.根据权利要求1所述的系统，其中当所述管状元件(16；116)处于所述伸展构造时，所述管状元件沿其主延伸方向具有弯曲形状，并且趋于弯曲以支撑上覆的所述壳体部分(14)。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述支撑部分(15)还包括多个附加管状元件(18；118)，所述多个附加管状元件适于利用压力下的流体而膨胀，从而形成伸展构造，在所述伸展构造中，所述多个附加管状元件与所述管状元件(16；116)成横向地设置。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述管状元件(16；116)和所述附加管状元件(18；18)彼此相互连接，并且和所述附加管状元件(18；118)彼此流体连通。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中当所述管状元件(16)和/或所述附加管状元件(18)处于其伸展构造时，它们的凹面面向所述壳体部分(14)。
6.根据权利要求5所述的系统，其中当所述管状元件(16)和/或所述附加管状元件(18)处于其伸展构造时，所述壳体部分(14)抵靠在所述管状元件和/或所述附加管状元件的端部上。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其中每个管状元件(16)与所有的附加管状元件(18)交叉，并且反之亦然。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其中所述壳体部分(14)能够利用压力下的流体而膨胀以便处于延伸条件下，并且与所述管状元件(16)和/或所述附加管状元件(18)流体连通。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中当所述管状元件(116)处于所述伸展构造时，它们的凹面面向与所述壳体部分(14)相对的方向。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述壳体部分(14)抵靠在所述管状元件(116)的中间区段上。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其中所述管状元件(116)限定了大致具有相同最大高度(Y)的弯曲形状。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述结构(12)还包括可释放的固定装置，所述可释放的固定装置适于将所述载荷(V)在所述壳体部分(14)上保持就位。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述可释放的固定装置能够以受控制的方式远程地失效，从而将所述载荷(V)从所述壳体部分(14)释放。
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