CN105197242A - 应急登陆飞车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交通工具，尤其涉及一种应急登陆飞车，包括座椅、电池、空压机、位于座椅上方的伞、电磁阀、调节装置、主气管、次气管、以及设在伞边缘的喷气孔，座椅上设置有电池和空压机，电池与空压机连接，空压机与主气管连通，主气管与伞面上的次气管连通，次气管与喷气孔连通，喷气孔包括开口朝向下方的垂直喷气孔、以及开口朝向水平方向的水平喷气孔，所述喷气孔上设置有用于控制喷气孔开闭状态的电磁阀，所述座椅上还设有调节装置，该调节装置与电磁阀连接。其更安全、动力充足且灵活方便。

Description

应急登陆飞车

技术领域

本发明涉及一种交通工具，尤其涉及一种应急登陆飞车。

背景技术

众所周知，市场上的类似产品是一种喷气背包，由火箭推进器推进的一种背包；喷气背包以过氧化氢为燃料，绑缚在人体背上，上有两个喷射口，发动后，两个喷射口就会喷射出高热量气流，将绑缚、佩戴它的人员推向空中；同时可以通过控制器按钮控制喷气推力的大小；达到控制飞行的速度与高度；也可以用减小喷气推力的方法软着陆。其飞行速度可达120km/h。这种个人喷射背包适用于私人用户，甚至是军事应用也能达到很好的效果，对于消防局或者紧急救援也是理想的工具。

在使用上述喷气背包的过程中，可以发现现有技术中至少存在如下问题：喷气背包采用汽油或过氧化氢等传统燃料提供动力，安全系数低，且占用体积大，限制了飞行距离；在飞行过程中，如要转向，只能靠控制两个喷气孔的流量，方式单一并且粗放；一旦发动机发生故障，或者没有及时发现燃料耗尽，则会高速坠下，风险极高。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种应急登陆飞车，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种更安全、动力充足且灵活方便的应急登陆飞车。

本发明的应急登陆飞车，包括座椅、电池、空压机、位于座椅上方的伞、电磁阀、调节装置、主气管、次气管、以及设在伞边缘的喷气孔，所述座椅上设置有电池和空压机，所述电池与空压机连接，所述空压机与主气管连通，所述主气管与伞面上的次气管连通，所述次气管与喷气孔连通，所述喷气孔包括开口朝向下方的垂直喷气孔、以及开口朝向水平方向的水平喷气孔，所述喷气孔上设置有用于控制喷气孔开闭状态的电磁阀，所述座椅上还设有调节装置，该调节装置与电磁阀连接。

进一步的，所述调节装置包括触控屏，该触控屏与电磁阀连接。

进一步的，所述次气管包括位于伞边缘的可折叠环形气管，所述水平喷气孔和竖直喷气孔通过三通阀与所述环形气管相连。

进一步的，所述水平喷气孔一端与环形气管活动连接。

进一步的，所述调节装置还包括一龙头，该龙头与触控屏或/和电磁阀连接。

进一步的，所述伞顶设有与触控屏连接的平衡检测仪或/和雷达。

进一步的，所述座椅上还设有与触控屏连接的监测系统或/和通讯系统。

进一步的，所述座椅下方设有至少三个带有弹簧的车轮。

进一步的，所述座椅下部设有可折叠踏板。

进一步的，所述主气管中间设有可折叠机构，该折叠机构连接主气管的相邻部分。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明采用电池和空压机配合以提供动力，更加安全，且占用体积小，使得飞行距离更远；本发明中采用伞以及位于伞边缘的可调节气流量的喷气孔，使得飞车转向灵活，伞也具有一定的平衡和缓冲作用，因此安全性能得以显著提升。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的应急登陆飞车飞行状态的结构示意图；

图2是本发明的应急登陆飞车静止状态的结构示意图；

图3是本发明的工作原理框图；

图4是本发明的飞车飞行过程的流程图；

图5是本发明中龙头调节方式示意图；

图6是本发明的飞车起飞过程中受力示意图；

图7是本发明的飞车水平飞行时受力示意图；

图8是本发明的飞车起飞过程中受力种类和大小的示意图；

图9是本发明的飞车水平飞行时受力种类和大小的示意图；

图10是本发明的飞车水平飞行过程中需下降时受力种类和大小的示意图；

图11是本发明的飞车水平飞行过程中需上升时受力种类和大小的示意图；

图12是本发明的飞车降落时受力种类和大小的示意图；

其中1是座椅，2是电池，3是空压机，4是喷气孔，5是主气管，6是次气管，7是触控屏，8是可折叠环形气管，9是三通阀，10是龙头，11是车轮，12是折叠机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

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。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1和图2，本发明一较佳实施例所述的一种应急登陆飞车，包括座椅1、电池2、空压机3、位于座椅1上方的伞、电磁阀、调节装置、主气管5、次气管6、以及设在伞边缘的喷气孔4，座椅1上设置有电池2和空压机3，电池2与空压机3连接，空压机3与主气管5连通，主气管5与伞面上的次气管6连通，次气管6与喷气孔4连通，喷气孔4包括开口朝向下方的垂直喷气孔、以及开口朝向水平方向的水平喷气孔，喷气孔4上设置有用于控制喷气孔开闭状态的电磁阀，座椅1上还设有调节装置，该调节装置与电磁阀连接。

需要说明的是，本发明的飞车由电池2和空压机3提供动力，其中电池2可以采用锂电池或氢燃料电池，但不限于锂电池或氢燃料电池，凡是能节省体积，提供更高效的能量的电池或放电器都可以应用于此，也落在本发明的保护范围内。该飞车整个外形类似普通座椅，但不限于普通座椅的形状，可以将座椅的侧面设计为球面以降低风阻力。喷气孔4均匀分布在可折叠环形气管8上的作用在于，使得伞受到的反作用力更均匀，以保持飞车的平衡状态，以及在调节飞车速度和方向时更准确，以节省能源；如图1所示，其为飞车飞行时的形状，此时伞撑开，喷气孔4均匀分布在伞边缘的可折叠环形气管8上。电磁阀的作用在于控制喷气孔的开闭状态以及喷气流量的大小，调节装置通过控制电磁阀来调节喷气的力量大小以及方向，从而控制飞车的速度和方向。

使用时，驾驶员应坐在飞车座椅上并系上安全带，同时驾驶员还需穿有配套的安全头盔和防护衣，飞行时通过电池供电驱动空压机工作产生的喷气压力作用于空气，从而产生空气的反作用力作用于飞车，使得飞车得以飞行。

起飞时所有向下的喷气孔都竖直向下喷气，产生的力使得飞车竖直向上飞行，达到目标高度时，通过调节喷气孔喷气量使得飞车静止于此高度；然后调节水平喷气孔喷气，同时调节竖直向下和水平方向喷气孔的喷气量的多少实现水平飞行；飞车降落时所有水平方向的喷气孔改为竖直向下或关闭，控制喷气孔实现飞车的降落过程。

飞车的座椅下方安装有车轮11，平时携带时可将飞车折叠成收缩成行李箱状，同时配用拉杆，方便随身携带。飞车上配有监测显示系统，可随时显示飞车各项指标，同时配有雷达和通讯系统，可以探测前方障碍物并通过通讯系统反馈给驾驶员，飞车或驾驶员可根据所得数据做出反应。

关于本发明实施例中对喷气孔的具体控制，可以采用如下方案的一种或两种来完成：

第一、调节装置包括触控屏7，触控屏7与电磁阀连接；该触控屏7可以与电磁阀无线或有线连接，通过PLC控制电磁阀的通断，以控制喷气孔4喷射气流与否以及气流量的大小，甚至喷射气流的角度。

第二、调节装置还包括一龙头10，龙头10与触控屏7连接，或者龙头与电磁阀连接，而电磁阀与喷气孔4连接，通过转动龙头10可以调节气流量的大小，进而控制飞车运动速度；通过拨动龙头10方向，调节部分喷气孔4气流量以及喷气角度，实现对飞车转向的精确控制。

以上两种对喷气孔的具体操作中，单独采用第一种时，通过手指点触即可实现对飞车飞行速度和飞行方向的控制；单独采用第二种时，通过转动类似电动车的龙头10即可以实现对飞车飞行速度和飞行方向的精细控制，十分方便和有操控感；当采用以上两种方式同时进行时，既能实现对飞车飞行速度和飞行方向的控制，又能提供操控感，并且提供了双重保障，当触控屏失灵时，可以通过龙头10来操控，反之亦然；无论是采用单独一种还是两种结合，都能实现对飞车飞行速度和飞行方向的控制，进而实现对飞车灵活方便的控制。

本发明的实施例中，为了节省成本，同时实现对飞车转向的灵活控制，也可以采用如下方案：

次气管6包括位于伞边缘的可折叠环形气管8，水平喷气孔和竖直喷气孔通过三通阀与所述环形气管相连；这样通过龙头10或触控屏7控制三通阀9的通断以及气流量，也可以实现对飞车飞行方向的控制。三通阀9的结构相对简单，成本更低。次气管6还包括位于伞支架内的8根气管，该8根气管的前端与主气管5连接，8根气管的末端与水平朝向的喷气孔或者三通阀9连接，需要说明的是，伞支架内的次气管数不限于8个，可以是7个或更少，也可以是9个或更多，只要能满足喷气孔调节飞车方向即可。

本发明的实施例中，为了更好地实现对对飞车转向的控制，特将水平喷气孔一端与环形气管活动连接，这样，通过活动连接，可以实现喷气孔在竖直面自由转动，也可以在水平面自由转动，使得对飞车转向的控制更加精细灵活。

伞顶设有平衡检测仪或/和雷达(图中未示出)，该平衡检测仪与触控屏7连接，其作用在于，当飞车偏离铅垂线一定角度时，可以发出预警，驾驶员可以通过龙头10或触控屏7对飞车及时调整。允许偏离的最大角度一般设为30～40°；雷达与触控屏7连接，其作用在于，对周边的环境进行探测，当飞车离地面或侧面的物体或上面的物体过近时，可以发出预警，提醒驾驶员及时调整以规避危险。

座椅1上还设有监测系统和通讯系统(图中未示出)，监测系统和通讯系统与触控屏连接，监测系统可将飞车各项指标随时显示在触控屏7上；通讯系统与监控系统和雷达配合，可以将探测结果(比如前方或周边有障碍物)通过通讯系统以声音或数据或图像的方式反馈给驾驶员，驾驶员可根据所得信息做出及时的反应和调整。

座椅下方设有至少三个带有弹簧的车轮11。车轮11的作用在于方便移动，加上弹簧是为了让飞车在落地时得到缓冲，更加安全和舒适。

座椅下部设有可折叠踏板(图中未示出)。驾驶员的脚可以放在踏板上，更加舒服；飞车不用时，折叠起踏板即可，不占用空间。

主气管中间设有可折叠机构12，折叠机构12连接主气管5的相邻部分。该折叠机构12可以将伞和主气管折叠成多段，固定在飞车一侧，可以节省空间。

本发明的动力系统工作原理示意图如图3所示，图4示出了本发明的飞车飞行过程的流程。本发明的飞车系统开启后，触控屏自动开启，显示内容包括：

1)外界环境温度，风速，天气状况；

2)飞车和驾驶员的总重量，时间；

3)电池实时电量、温度；

4)所在区域地图；

之后，驾驶员设置好目的地后，新增显示内容如下：

5)空中导航，实时位置附近区域地面障碍物高度，最高障碍物高度；

6)实时飞行高度、速度(水平速度&竖直速度)和方向，地图上飞车实时位置定位。

针对安全保护，触控屏显示内容包括：

7)安全提示(低电量提示；电池、空压机超过安全温度提示；恶劣天气提示等。)

8)故障显示。

本发明飞车的触控屏上设置有：上升按钮、水平飞行按钮、下降按钮、求救按钮、照明按钮等，其中：

上升按钮，用于起飞过程和飞行过程中上升过程；

水平按钮，用于水平飞行过程；

下降按钮，用于降落过程和飞行过程中下降过程；

求救按钮，用于飞车发生故障时；

照明按钮，用于夜间行驶时或者光线较暗的环境。

关于本发明中的龙头的调节方式包括立体旋转和水平旋转，如图5所示，其中立体旋转(xoy面)用于改变飞车速度；水平旋转(xoz面)用于改变飞车水平飞行方向。

本发明的飞车在飞行过程中力的计算包括如下几个方面：

1)重力计算：

假设飞车最大承载90kg，电池的重量为20kg，空压机的重量为10kg，其他部件重量为10kg，则最大承载时总重量为130kg，假设飞车实际承载重量为m，则总重力为(m+40)g，g＝9.8m/s²。

2)空气阻力计算：

在空中运动的物体，受到空气的阻力，在空气中如果速度低于2.5M(马赫)，基本上认为其阻力f与阻力系数k、垂直于运动方向的物体截面积A和速度成正比f＝kAυ，这时k一般可取为2.937。飞车上升时A＝0.785m²，所受阻力f＝2.3υ，水平飞行时A＝0.85m²，所受阻力f＝2.5υ。

3)飞行过程力的分析：

①起飞过程：(需按上升按钮)

如图4所示，起飞时飞车有五种飞行状态：离地静止、加速飞行、匀速飞行、减速飞行、空中静止。起飞过程一般为先使飞车离地，然后加速上升，然后匀速上升，快到达目标高度时减速上升，最后静止在目标高度。整个过程的只受垂直方向的力，水平方向保持受力平衡即可，如图6和8所示，即向下的重力(m+40)g和向上的空气反作用力F_┸。

当飞车离地静止时，总重力数值反馈给飞车使得系统逐渐产生与重力相平衡的力，其计算公式为：F_⊥＝(m+40)g；

当飞车加速过程中，龙头顺时针立体旋转，增大向下喷力，使得F_┸增大，实现加速，其中涉及的计算公式为：F_⊥-(m+40)g-2.3υ＝(m+40)a，a>0；

当飞车处于匀速过程时，龙头立体旋转实现竖直方向受力平衡，其中涉及的计算公式为：F_⊥＝(m+40)g+2.3υ；

当飞车处于减速过程时，龙头逆时针立体旋转，减小向下喷力，使得F_┸减小，实现减速，其中涉及的计算公式为：F_⊥-(m+40)g-2.3υ＝(m+40)a，a<0；

若需飞车在空中静止，则将飞车减速至竖直方向速度为零后，使龙头归位，此时竖直方向所受力与离地静止状态相同，其中涉及的计算公式为：F_⊥＝(m+40)g。

②水平飞行过程：(需按水平按钮，此时起飞按钮关闭)

如图7所示，飞车水平飞行时主要有五种运行状态：加速飞行、匀速飞行、减速飞行、转弯，另外当遇到紧急情况时可能会需要上升、下降等。整个过程的不仅受垂直方向的力，同时也受到水平方向的力。

如图9所示，飞车的加速飞行、匀速飞行、减速飞行、转弯和刹车这几种飞行状态，垂直方向的力有向下的重力(m+40)g和向上的空气反作用力F_┸，竖直方向的速度为零(F_⊥＝(m+40)g)，水平方向的力有沿着飞行方向的空气推力F∥和与之方向相反的空气阻力f。

当飞车加速飞行时，龙头顺时针立体旋转，增大与运行方向相反的水平喷力，使得F//增大，实现加速，其中涉及的计算公式为：F_//-2.5υ＝(m+40)a，(a>0)；

当飞车匀速飞行时，龙头立体旋转实现水平方向受力平衡，其中涉及的计算公式为：F_//＝2.5υ；

当飞车减速飞行时，龙头逆时针立体旋转，减小与运行方向相反的水平喷力，使得F//减小，实现减速，其中涉及的计算公式为：F_//-2.5υ＝(m+40)a，(a<0)；

当飞车转弯时，水平旋转龙头来调节不同位置喷气孔通断和出气量从而改变水平方向力的方向，实现飞车转弯。

水平飞行过程中需要上升(图11)和下降(图10)飞行时，需按下响应的上升或下降按钮，此时水平按钮关闭，系统自动调节水平方向的里使得水平方向受力平衡(F_//＝2.5υ，水平飞行速度可不为零)，同时手把立体旋转实现竖直方向上升或者下降。

③降落过程：(需按下降按钮，此时水平按钮关闭)

降落时飞车有五种飞行状态：加速下降、匀速下降、减速下降、离地静止。飞车达到目的后处于空中静止状态，此时按下降按钮，飞车加速下降，然后匀速下降，快到达地面时减速下降，最后处于离地静止状态，然后关闭系统。整个过程的只受垂直方向的力，水平方向保持受力平衡即可，如图12所示，即向下的重力(m+40)g和向上的空气反作用力。

当飞车在加速时，龙头逆时针立体旋转，减小向下喷力，使得F_┸减小，实现加速下降，其中涉及的计算公式为：(m+40)g-F_⊥-2.3υ＝(m+40)a，a>0；

当飞车匀速飞行时，龙头立体旋转实现竖直方向受力平衡，其中涉及的计算公式为：(m+40)g＝F_⊥+2.3υ；

当飞车减速时，龙头顺时针立体旋转，增大向下喷力，使得F_┸增大，实现减速下降，其中涉及的计算公式为：(m+40)g-F_⊥-2.3υ＝(m+40)a，a<0；

当飞车离地静止时，飞车减速至竖直方向速度为零，使龙头归位，此时竖直方向受力平衡，其中涉及的计算公式为：F_⊥＝(m+40)g。

4)飞车产生力分析：

①单个喷气孔产生的最大力为：

F_n＝P·S_n×80％＝1×10⁶×(5×10^-3)²×3.14×80％＝62.8N(n＝1,2……32)；

其中P代表空压机产生的压强，Sn代表阀门喷气孔的通气面积，n代表第几个阀门喷气孔，共有32个阀门喷气孔。

②竖直飞行时可产生的最大力为：

F_⊥max＝62.8×32＝2009.6N；

③水平飞行时可产生的最大力为：

F_⊥max＝62.8×16＝1507.2N；

5)以最大值数据计算飞车飞行情况为例(m_max＝100kg,υ_max＝16m/s)：

①起飞过程:

所能达到的最大加速度＝(2009.6-140×9.8)/140＝4.55m/s²；

②水平飞行过程:

竖直方向飞车产生的力等于重力140×9.8＝1372N，至少需要1372/62.8＝22个竖直向下的阀门喷气孔；

水平方向以16m/s匀速形式时需要飞车水平产生力40N。

③降落过程：

降落过程力的分析与起飞过程类似。

本实施例飞车的喷气孔在飞车飞行过程中具体操作如下：

①起飞和降落时，所有32个喷气孔都竖直朝下，通过调节喷气孔的通气面积大小来改变力的大小，从而改变速度的大小。

②转换过程：

当从起飞过程转为水平飞行过程时，原先32个朝下的喷气孔中其中8根支架对应的8个喷气孔或三通阀转为水平方向；

当从水平飞行过程转为降落过程时，所有水平方向的喷气孔都转为竖直向下方向。

③水平飞行过程：

当飞车改变方向时，通过调节竖直方向24个喷气孔的通气面积大小来改变竖直力的大小，使得竖直方向受力平衡。同时控制水平方向8个喷气孔或三通阀的通断和喷气孔的通气面积大小来改变飞行方向；

当飞车改变速度时，通过调节竖直方向24个喷气孔的通气面积大小来改变竖直力的大小，使得竖直方向受力平衡。同时控制飞行方向所需工作的喷气孔的通气面积大小来改变飞行速度；

当飞车上升/下降时，水平飞行过程中有时需要上升或者下降，可改变竖直朝下的24个喷气孔的开通面积从而改变竖直方向的速度来实现；需要说明的是，竖直方向的喷气孔个数不限于24个，可以少于24个，也可超过24个，喷气孔的数量可以根据其喷气孔大小和飞车整体重量进行调整，其数量只要满足能给飞车提供充足动力即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应急登陆飞车，其特征在于：包括座椅、电池、空压机、位于座椅上方的伞、电磁阀、调节装置、主气管、次气管、以及设在伞边缘的喷气孔，所述座椅上设置有电池和空压机，所述电池与空压机连接，所述空压机与主气管连通，所述主气管与伞面上的次气管连通，所述次气管与喷气孔连通，所述喷气孔包括开口朝向下方的垂直喷气孔、以及开口朝向水平方向的水平喷气孔，所述喷气孔上设置有用于控制喷气孔开闭状态的电磁阀，所述座椅上还设有调节装置，该调节装置与电磁阀连接。

2.根据权利要求1所述的应急登陆飞车，其特征在于：所述调节装置包括触控屏，该触控屏与电磁阀连接。

3.根据权利要求1所述的应急登陆飞车，其特征在于：所述次气管包括位于伞边缘的可折叠环形气管，所述水平喷气孔和竖直喷气孔通过三通阀与所述环形气管相连。

4.根据权利要求3所述的应急登陆飞车，其特征在于：所述水平喷气孔一端与环形气管活动连接。

5.根据权利要求2所述的应急登陆飞车，其特征在于：所述调节装置还包括一龙头，该龙头与触控屏或/和电磁阀连接。

6.根据权利要求2所述的应急登陆飞车，其特征在于：所述伞顶设有与触控屏连接的平衡检测仪或/和雷达。

7.根据权利要求2所述的应急登陆飞车，其特征在于：所述座椅上还设有与触控屏连接的监测系统或/和通讯系统。

8.根据权利要求1所述的应急登陆飞车，其特征在于：所述座椅下方设有至少三个带有弹簧的车轮。

9.根据权利要求1所述的应急登陆飞车，其特征在于：所述座椅下部设有可折叠踏板。

10.根据权利要求1所述的应急登陆飞车，其特征在于：所述主气管中间设有可折叠机构，该折叠机构连接主气管的相邻部分。