CN106081124B - 一种降落伞脱离系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降落伞脱离系统及方法，属于切伞技术领域，其中降落伞脱离系统包括：熔断装置，位于降落伞的主伞绳处，用于熔断主伞绳使降落伞与机体脱离；高度测量装置，用于测量机体距离地面的高度；脱控装置，分别与熔断装置和高度测量装置连接，用于根据高度测量装置测量到的高度控制熔断装置的动作。本发明具有可直接重复利用、安全性高、故障率低的优点。

Description

一种降落伞脱离系统及方法

技术领域

本发明涉及切伞技术领域，具体涉及一种降落伞脱离系统及方法。

背景技术

飞行器械，例如无人机，在降落过程中，为了防止其冲撞地面等造成机体损伤，通常会使用降落伞。但是，当飞行器械落地后或即将落地前，必须使降落伞和机体立即脱离，以防飞行器械落地后，地面风吹起降落伞，进而拉动飞行器械，使得飞行器械在地面被拖拉甚至翻滚，造成机体损伤。

目前的降落伞脱离装置主要是由活动刀片和火药驱动装置组成。当飞行器械降落后，火药驱动装置爆炸推动活动刀片切断降落伞主伞绳，起到降落伞脱离的作用。但是，这种降落伞脱离装置由于采用火药结构，导致不可简单重复利用，每次使用后想要再次利用需要比较复杂的复原步骤。并且，由于火药对机体的安全运行会有一定的隐患，存在安全性低的缺陷。另外这种降落伞脱离装置的活动部件较多，导致装置稳定性较差、故障率高。

发明内容

因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中的降落伞脱离装置不可简单重复利用、安全性差、故障率高。

为此，本发明实施例的一种降落伞脱离系统，包括：

熔断装置，位于降落伞的主伞绳处，用于熔断主伞绳使降落伞与机体脱离；

高度测量装置，用于测量机体距离地面的高度；

脱控装置，分别与熔断装置和高度测量装置连接，用于根据高度测量装置测量到的高度控制熔断装置的动作。

优选地，所述熔断装置包括：

至少三根直形加热电阻，每三根直形加热电阻围成与主伞绳圆形横截面相外切的三角形，主伞绳穿过所述三角形区域且与直形加热电阻相接触。

优选地，所述熔断装置包括：

螺旋形加热电阻，主伞绳穿过螺旋形加热电阻的中空腔且与螺旋形加热电阻相接触。

优选地，所述熔断装置还包括：

热切割模块，热切割模块包括刀片、第一电极和第二电极；

第一电极和第二电极分别与刀片的两端连接，用于接通电源后导电加热刀片；

刀片位于靠近主伞绳的位置，用于切断主伞绳。

优选地，还包括：

速度测量装置，用于测量机体的飞行速度，速度测量装置与脱控装置连接，脱控装置根据速度测量装置测量到的速度控制熔断装置的动作。

优选地，所述高度测量装置包括测高雷达和激光测距仪中的一种或几种。

本发明实施例的一种降落伞脱离方法，包括以下步骤：

高度测量装置获取机体距离地面的高度，并将高度发送给脱控装置；

脱控装置判断接收到的高度是否小于或等于预设高度，当接收到的高度小于或等于预设高度时，脱控装置生成熔断主伞绳的信号并将其发送给熔断装置；

熔断装置根据接收到的熔断主伞绳的信号熔断主伞绳，使降落伞与机体脱离。

优选地，所述熔断装置根据接收到的熔断主伞绳的信号熔断主伞绳，使降落伞与机体脱离的步骤包括：

熔断装置根据接收到的熔断主伞绳的信号，接通加热电阻使其对主伞绳进行加热；

熔断装置判断在加热时间达到预设时间后主伞绳是否被熔断，当在加热时间达到预设时间后主伞绳没有被熔断时，启动热切割模块；

熔断装置控制热切割模块的第一电极和第二电极接通电源对刀片（131）进行加热，并控制刀片向主伞绳运动以切断主伞绳，使降落伞与机体脱离。

优选地，对主伞绳的加热为恒温加热或变温加热。

优选地，还包括以下步骤：

速度测量装置获取机体的飞行速度，并将飞行速度发送给脱控装置；

脱控装置判断接收到的飞行速度是否小于或等于预设飞行速度，当接收到的高度大于预设高度且飞行速度小于或等于预设飞行速度时，脱控装置生成熔断主伞绳的信号并将其发送给熔断装置；

熔断装置根据接收到的熔断主伞绳的信号熔断主伞绳，使降落伞与机体脱离。

本发明实施例的技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供的降落伞脱离系统，通过在降落伞的主伞绳处设置熔断装置，并设置高度测量装置，脱控装置根据高度测量装置传送来的高度信息通过电控的方式来控制熔断装置的动作，使得可以在飞行器械落地前提前脱离降落伞，不仅可以有效避免飞行器械落地后被降落伞拖拉甚至翻滚，减少机体损伤，而且取代了通过火药爆炸推动刀片的方式，提高了系统的简单可重复利用性，并且由于未使用火药等缺乏安全性的装置，提高了系统的安全性和稳定性。

2.本发明实施例提供的降落伞脱离系统，通过设置速度测量装置，脱控装置可以根据速度测量装置传送来的速度信息辅助判断是否需要控制熔断装置动作，当机体速度低于一定值后，避免风将降落伞刮跑，而改变飞行器械的预设降落位置，增加搜寻难度，可以及时熔断主伞绳使降落伞和机体脱离，提高了系统的环境适应性，也因系统具有高度和速度的双重判断条件，降低了系统的故障率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为现有技术中的降落伞结构示意图；

图2为本发明实施例1中降落伞脱离系统的一个具体示例的原理框图；

图3为本发明实施例1中熔断装置的一个具体示例的结构示意图；

图4为本发明实施例1中熔断装置的另一个具体示例的结构示意图；

图5为本发明实施例1中熔断装置的又一个具体示例的结构示意图；

图6为本发明实施例2中降落伞脱离系统的一个具体示例的原理框图；

图7为本发明实施例3中降落伞脱离方法的一个具体示例的流程图。

附图标记：1-熔断装置，11-直形加热电阻，12-螺旋形加热电阻，13-热切割模块，131-刀片，132-第一电极，133-第二电极，2-高度测量装置，3-脱控装置，4-速度测量装置，2-1-伞衣，2-2-支伞绳，2-3-主伞绳。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种降落伞脱离系统，可用于例如无人机等飞行器械，降落伞的结构如图1所示，降落伞包括伞衣2-1、支伞绳2-2、主伞绳2-3等，一根主伞绳2-3通过多根支伞绳2-2与伞衣2-1相连。如图2所示，降落伞脱离系统包括：熔断装置1、高度测量装置2和脱控装置3。熔断装置1设置于降落伞的主伞绳处，用于熔断主伞绳使降落伞与机体脱离。高度测量装置2可设置于飞行器械的机体内部，用于测量机体距离地面的高度。脱控装置3也可设置于飞行器械的机体内部，分别与熔断装置1和高度测量装置2连接，用于根据高度测量装置2测量到的高度控制熔断装置1的动作。脱控装置3与熔断装置1之间的连接可以采用有线方式，也可以采用无线方式。高度测量装置2可以为测高雷达或激光测距仪。

工作原理：高度测量装置2不断测量机体距离地面的高度并发送给脱控装置3，脱控装置3判断当高度大于预设高度（如0.5-1米）时，不控制启动熔断装置1。当高度降到预设高度时，脱控装置3给熔断装置1发出信号，控制熔断装置1发生熔断动作，熔断主伞绳使降落伞与机体脱离。在下次使用是，只需将好的降落伞的伞绳再次穿过熔断装置即可，熔断装置本身无需重新组装或复原。

上述降落伞脱离系统，通过在降落伞的主伞绳处设置熔断装置，并设置高度测量装置，脱控装置根据高度测量装置传送来的高度信息通过电控的方式来控制熔断装置的动作，使得可以在飞行器械落地前提前脱离降落伞，不仅可以有效避免飞行器械落地后被降落伞拖拉甚至翻滚，减少机体损伤，而且取代了通过火药爆炸推动刀片的方式，提高了系统的简单可重复利用性，并且由于未使用火药等缺乏安全性的装置，提高了系统的安全性和稳定性。

一种优选方式，如图3所示，熔断装置1包括至少三根直形加热电阻11。每三根直形加热电阻11围成与主伞绳圆形横截面相外切的三角形，主伞绳穿过三角形区域且与直形加热电阻11相接触。每三根直形加热电阻11为一组，多组直形加热电阻沿主伞绳延伸方向紧密排列。由图3可知，主伞绳与每一组直形加热电阻所接触的横截面上，至少存在三处与直形加热电阻接触，极大地增加的主伞绳与直形加热电阻的接触面积，有效提高了熔断可靠性和效率。优选地，直形加热电阻的两端还可以与温控电路连接，用于在温控电路的控制下进行有温度控制的加热。

另一种优选方式，如图4所示，熔断装置1包括螺旋形加热电阻12，主伞绳穿过螺旋形加热电阻12的中空腔且与螺旋形加热电阻12相接触。螺旋形加热电阻12的形状与弹簧相类似，螺旋形加热电阻12的中空腔的形状与主伞绳的形状相匹配，当主伞绳穿过螺旋形加热电阻12的中空腔时，可以与螺旋形加热电阻12紧密接触，从而增加的主伞绳与螺旋形加热电阻的接触面积，极大地、有效提高了熔断可靠性和效率。优选地，螺旋形加热电阻的两端还可以与温控电路连接，用于在温控电路的控制下进行有温度控制的加热。

本领域的技术人员应当理解，除了上述两种优选方式的熔断装置的加热电阻以外，其他能够增加主伞绳与加热电阻接触面积的方式也是可以的。

又一种优选方式，熔断装置1除了包括上述的直形加热电阻和螺旋形加热电阻中的一种或几种以外，还可以包括热切割模块13，如图5所示。热切割模块13包括刀片131、第一电极132和第二电极133。第一电极132和第二电极133分别与刀片131的两端连接，用于接通电源后导电加热刀片131，被加热的刀片更加容易切断主伞绳，并且切割质量也较好。刀片131位于靠近主伞绳的位置，用于切断主伞绳。优选地，刀片131的厚度为0.08-0.15 毫米、宽度为0.8-1.2 毫米，采用钼片或钨片制作。优选地，第一电极132和第二电极133还可以与温控电路连接，用于在温控电路的控制下进行有温度控制的加热。通过在熔断装置中还设置热切割模块，作为一种冗余备份，当在预定时间内加热电阻还未能熔断主伞绳时，通过控制刀片切断主伞绳，从而进一步提高了系统的可靠性，降低了故障率。

实施例2

本实施例提供一种降落伞脱离系统，除了包括上述实施例1的部件以外，如图6所示，还包括速度测量装置4。速度测量装置4可设置于飞行器械的机体内部，用于测量机体的飞行速度，速度测量装置4与脱控装置3连接，脱控装置3根据速度测量装置4测量到的速度控制熔断装置1的动作。实际工作时，脱控装置3可以将速度测量装置4测量到的速度作为控制熔断装置1动作的唯一判断条件，也可以将高度测量装置2测量到的高度和速度测量装置4测量到的速度作为控制熔断装置1动作的两个共同的判断条件。

上述降落伞脱离系统，通过设置速度测量装置，脱控装置可以根据速度测量装置传送来的速度信息辅助判断是否需要控制熔断装置动作，当机体速度低于一定值后，避免风将降落伞刮跑，而改变飞行器械的预设降落位置，增加搜寻难度，可以及时熔断主伞绳使降落伞和机体脱离，提高了系统的环境适应性，也因系统具有高度和速度的双重判断条件，降低了系统的故障率。

实施例3

本实施例提供一种降落伞脱离方法，可应用于上述实施例1和2的降落伞脱离系统，如图7所示，降落伞脱离方法包括以下步骤：

S1、高度测量装置2获取机体距离地面的高度，并将高度发送给脱控装置3；

S2、脱控装置3判断接收到的高度是否小于或等于预设高度，当接收到的高度小于或等于预设高度时，脱控装置3生成熔断主伞绳的信号并将其发送给熔断装置1；

S3、熔断装置1根据接收到的熔断主伞绳的信号熔断主伞绳，使降落伞与机体脱离。

上述降落伞脱离方法，通过脱控装置根据高度测量装置传送来的高度信息来控制熔断装置的动作，使得可以在飞行器械落地前提前脱离降落伞，不仅可以有效避免飞行器械落地后被降落伞拖拉甚至翻滚，减少机体损伤，而且取代了通过火药爆炸推动刀片的方式，提高了系统的简单可重复利用性，并且由于未使用火药等缺乏安全性的装置，提高了系统的安全性和稳定性。

优选地，上述步骤S3包括：

S3-1、熔断装置1根据接收到的熔断主伞绳的信号，接通加热电阻使其对主伞绳进行加热；

S3-2、熔断装置1判断在加热时间达到预设时间（如2-10秒）后主伞绳是否被熔断，当在加热时间达到预设时间后主伞绳没有被熔断时，启动热切割模块13；

S3-3、熔断装置1控制热切割模块13的第一电极132和第二电极133接通电源对刀片131进行加热，并控制刀片131向主伞绳运动以切断主伞绳，使降落伞与机体脱离。

上述降落伞脱离方法，当在预设时间内利用熔断装置的加热电阻未能有效熔断主伞绳时，进一步通过启动热切割模块，利用热切割模块的刀片将主伞绳切断，充分保证了飞行器械能够在落地前主伞绳被切断，降落伞与机体能可靠脱离，提高了可靠性和安全性，降低了故障率。

优选地，对主伞绳的加热为恒温加热或变温加热，可以通过温控电路来实现。具体选用哪种加热方式可以根据所选用的主伞绳的材料来确定，变温加热的步骤可以是（即步骤S3-1具体为）：熔断装置1根据接收到的熔断主伞绳的信号，接通加热电阻，以第一电流值流过加热电阻，对主伞绳进行预热1-2秒；然后以第二电流值流过加热电阻，对主伞绳进行大功率加热1-8秒，第二电流值大于第一电流值。

优选地，降落伞脱离方法还包括以下步骤：

S4、速度测量装置4获取机体的飞行速度，并将飞行速度发送给脱控装置3；

S5、脱控装置3判断接收到的飞行速度是否小于或等于预设飞行速度，当接收到的高度大于预设高度且飞行速度小于或等于预设飞行速度时，脱控装置3生成熔断主伞绳的信号并将其发送给熔断装置1；当接收到的高度大于预设高度且飞行速度大于预设飞行速度时，维持现状。

S6、熔断装置1根据接收到的熔断主伞绳的信号熔断主伞绳，使降落伞与机体脱离。

上述降落伞脱离方法，脱控装置可以根据速度测量装置传送来的速度信息辅助判断是否需要控制熔断装置动作，当机体速度低于一定值后，避免风将降落伞刮跑，而改变飞行器械的预设降落位置，增加搜寻难度，可以及时熔断主伞绳使降落伞和机体脱离，提高了系统的环境适应性，也因系统具有高度和速度的双重判断条件，降低了系统的故障率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种降落伞脱离方法，其特征在于，包括以下步骤：

高度测量装置（2）获取机体距离地面的高度，并将高度发送给脱控装置（3）；

脱控装置（3）判断接收到的高度是否小于或等于预设高度，当接收到的高度小于或等于预设高度时，脱控装置（3）生成熔断主伞绳的信号并将其发送给熔断装置（1）；

熔断装置（1）根据接收到的熔断主伞绳的信号熔断主伞绳，使降落伞与机体脱离，以及

速度测量装置（4）获取机体的飞行速度，并将飞行速度发送给脱控装置（3）；

脱控装置（3）判断接收到的飞行速度是否小于或等于预设飞行速度，当接收到的高度大于预设高度且飞行速度小于或等于预设飞行速度时，脱控装置（3）生成熔断主伞绳的信号并将其发送给熔断装置（1）；

熔断装置（1）根据接收到的熔断主伞绳的信号熔断主伞绳，使降落伞与机体脱离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔断装置（1）根据接收到的熔断主伞绳的信号熔断主伞绳，使降落伞与机体脱离的步骤包括：

熔断装置（1）根据接收到的熔断主伞绳的信号，接通加热电阻使其对主伞绳进行加热；

熔断装置（1）判断在加热时间达到预设时间后主伞绳是否被熔断，当在加热时间达到预设时间后主伞绳没有被熔断时，启动热切割模块（13）；

熔断装置（1）控制热切割模块（13）的第一电极（132）和第二电极（133）接通电源对刀片（131）进行加热，并控制刀片（131）向主伞绳运动以切断主伞绳，使降落伞与机体脱离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对主伞绳的加热为恒温加热或变温加热。