CN106553747A - 压舱物的分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压舱物的分离系统。该压舱物的分离系统包括：爆炸螺栓；多个继电器，多个继电器分别与爆炸螺栓串联；其中，多个继电器包括多个冗余继电器。本发明通过控制继电器对爆炸螺栓加电，从而实现压舱物的分离，减少压舱物的干重，从而达到维持气球浮重平衡的目的，并延长气球在临近空间的滞空时间，同时还简化了控制电路，利于大规模生产。

Description

压舱物的分离系统

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体来说，涉及一种压舱物的分离系统。

背景技术

在航天技术领域，氦气球的囊皮具有一定的耐压能力，白天由于太阳辐射的影响，囊皮内氦气压强增加，一段时间后会超出囊皮的耐压能力，此时需要开阀门放气，那么氦气质量就会减少，那么到夜晚温度降低，由于氦气质量减少，所以囊皮内剩余的氦气量并不足以维持浮重平衡，导致氦气球下坠。

而为了使氦气球保持浮重平衡，现有技术采用的普遍为铁砂吸附器的方法，即，氦气球的压舱物为铁砂，其中压舱物连接有磁铁对压舱物进行吸附，当需要减少压舱物的重量时，可通过断电的方式使磁铁吸附的压舱物减少，从而使氦气球保持浮重平衡。

但是，现有技术的上述铁砂吸附器的方法当应用在夜晚的低温环境中时，铁砂会容易凝固，那么就需要使用一定的技术手段来保持铁砂的充分干燥，显然这对压舱物的材料要求过高，增加了压舱物的分离装置或系统的制作成本；而且，在上述铁砂吸附器的方法中，由于是借助于降低磁铁对铁砂的吸附来实现压舱物分离的，显然这会造成控制电路的结构过于复杂，不宜大规模实施的问题。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种压舱物的分离系统，能够通过控制继电器使爆炸螺栓爆炸，从而实现压舱物的分离，减少压舱物的干重，从而达到维持氦气球浮重平衡的目的，并延长氦气球在临近空间的滞空时间，同时还简化了控制电路，利于大规模生产。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种压舱物的分离系统。

该压舱物的分离系统包括：

爆炸螺栓；

继电器，继电器与爆炸螺栓串联；

当继电器闭合时，电流流过爆炸螺栓，爆炸螺栓爆炸，压舱物与气球相互分离。

此外，该压舱物的分离系统还可包括多个继电器。

其中，多个继电器可包括多个冗余继电器。

对应的，爆炸螺栓包括多个输入端口，多个冗余继电器分别与多个输入端口一一对应连接。

另外，多个继电器还可包括非冗余继电器，且非冗余继电器与多个冗余继电器分别串联连接。

可选的，多个继电器还可包括多个上述非冗余继电器，其中，多个非冗余继电器串联连接。

此外，该压舱物的分离系统进一步包括：

控制器，用于控制多个继电器中的每个冗余继电器和/或非冗余继电器的闭合或断开。

其中，控制器可包括多个输出端口，控制器的多个输出端口与多个继电器中的每个冗余继电器和/或每个非冗余继电器分别通信连接。

其中，控制器用于在接收到表示对压舱物进行分离的指令的情况下，发送第一闭合指令至每个非冗余继电器。

此外，控制器进一步用于在非冗余继电器闭合的情况下，发送第二闭合指令至多个冗余继电器中的任意一个，使爆炸螺栓爆炸。

其中，上述压舱物可包括铁砂。

本发明通过控制继电器对爆炸螺栓加电，从而实现压舱物的分离，减少压舱物的干重，从而达到维持气球浮重平衡的目的，并延长气球在临近空间的滞空时间，同时还简化了控制电路，利于大规模生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是根据本发明实施例的压舱物的分离系统的示意图；

图2是根据图1所示的分离系统的冗余继电器和爆炸螺栓的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种压舱物的分离系统。

如图1所示，根据本发明实施例的压舱物的分离系统包括：

爆炸螺栓，其中，压舱物(未示出)通过爆炸螺栓连接到气球(例如氦气球，未示出)；

本例中的分离系统还包括多个继电器(这里为Relay1、Relay2、Relay3)，并且多个继电器分别与爆炸螺栓串联；

其中，从图1可以看出，Relay2、Relay3为互为备份的冗余继电器，本例中采用的是双余度设计。

此外，从图1还可以看出，爆炸螺栓包括多个输入端口(这里为a、b)用于与多个冗余继电器连接，其中，Relay2与爆炸螺栓的输入端口a连接，Relay3与爆炸螺栓的输入端口b连接。

当然这里只是适应性的列举了两个互为备份的冗余继电器，在实际应用中，根据继电器的可靠性需求，可以设置多个冗余继电器，相应的，爆炸螺栓的输入端口也需要与冗余继电器的数量相对应，从而可以使多个冗余继电器分别与爆炸螺栓的多个输入端口一一对应连接，这样就可以保证压舱物的分离释放过程可靠性更高。

另外，从图1还可以看出，本发明的分离系统中的多个继电器还包括非冗余继电器(这里为Relay1)，且非冗余继电器Relay1与两个冗余继电器Relay2和Relay3分别串联连接。

那么，当三个继电器Relay1、Relay2、Relay3均闭合时，电流就会流过爆炸螺栓，爆炸螺栓爆炸，从而使压舱物与氦气球相互分离。

此外，在另一个实施例中，为了简化电路，对于本发明实施例的压舱物的分离系统中的继电器来说，系统可以去除冗余继电器Relay2、Relay3，而只包括一个Relay1，并使Relay1与爆炸螺栓串联。那么当Relay1闭合时，电流就会流过爆炸螺栓使其爆炸，从而能够实现压舱物与氦气球的相互分离。

可选的，在一个实施例中，根据本发明实施例的分离系统中的多个继电器还可包括多个非冗余继电器，即多个Relay1，那么该多个非冗余继电器为串联连接。

此外，从图1还可以看出，根据本发明实施例的分离系统还包括控制器(这里为主控机)，用于控制多个继电器中的每个继电器(这里包括Relay1、Relay2、Relay3)的闭合或断开。

那么具体到主控机对每个继电器的控制方式，则是借助于主控机的多个输出端口，其中，主控机的多个输出端口与多个继电器中的每个继电器是分别通信连接的。从图1可以看出，由于本实施例中包括三个继电器，所以主控机有三个输出端口Do1、Do2、Do3分别与Relay1、Relay2、Relay3通信连接。

当然，本发明对于主控机的输出端口的数量并不做具体限定，它可以根据继电器的数量作灵活调整。

那么在一个实施例中，在主控机接收到表示对压舱物进行分离的指令的情况下，主控机就会通过输出端口Do1发送第一闭合指令至非冗余继电器Relay1，使Relay1闭合。

然后，在非冗余继电器Relay1闭合的情况下，主控机就会发送第二闭合指令至多个冗余继电器(Relay2、Relay3)中的任意一个，例如主控机收到的指令为将Relay2导通，那么主控机就会通过对应于Relay2的输出端口Do2发送第二闭合指令至Relay2，来使冗余继电器Relay2导通，从而对爆炸螺栓加电，使爆炸螺栓爆炸；相反，如果主控机收到的指令为将Relay3导通，那么主控机就会通过对应于Relay3的输出端口Do3来发送第二闭合指令至Relay3，来使冗余继电器Relay3导通，从而对爆炸螺栓加电，使爆炸螺栓爆炸。并且，爆炸螺栓连接有压舱物，本例中，压舱物包括铁砂。这样就可借助于继电器来控制爆炸螺栓的爆炸强度，通过使爆炸螺栓的爆炸来使压舱物分离，同时还保证不会产生压舱物碎片，避免环境污染。

那么通过使爆炸螺栓爆炸的方式来释放压舱物，就可在低温环境下同样实现维持氦气球的浮重平衡的效果，从而达到延长氦气球滞空时间的目的。

值得注意的是，虽然上述实施例中仅涉及了一个非冗余继电器，但是如果分离系统中包括多个非冗余继电器，那么主控机在发送第一闭合指令时就需要对相互串联连接的每个非冗余继电器均发送第一闭合指令来将多个非冗余继电器均闭合，并且在多个非冗余继电器均导通的情况下，主控机再发送第二闭合指令至冗余继电器。

在另一个实施例中，图2为图1所示压舱物的分离系统中的一个冗余继电器和爆炸螺栓的示意图。

如图2所示的电路中，分离系统包括一个控制电路和一个爆破电路，其中，控制电路包括电压为28V的接电电源，控制电路连通和断开的开关Do1在非爆破情况下处于断开状态，以及并联连接的反向二极管和电感，且接电电源和开关Do1与反向二极管和电感分别串联连接；爆破电路则包括一个电压为28V的接电电源，一个受到控制电路磁控的开关，其中，该开关在非爆破情况下处于断开状态，以及包括和接电电源、开关串联的爆炸螺栓，其中，压舱物(未示出)通过爆炸螺栓连接到氦气球(未示出)。

而对于图2所示的电路的引爆方式来说，则是将爆破电路侧和控制电路侧的开关均吸合，从而使得控制电路侧的电感线圈和爆破电路侧的开关互感使通过爆破螺栓的电流增加，当通过爆破螺栓的电流增加至爆破值时，则会使爆破螺栓爆炸，从而使压舱物和氦气球分离。

其中，对于控制电路中的反向二极管来说，其目的在于防止继电器烧毁。

另外，在本实施例中，由于分离系统的接电电压为28V，因此，为了简便起见，在本实施例中控制电路侧的接电电压和爆破电路侧的接电电压均为28V，而在其他的实施例中，控制电路侧的接电电压和爆破电路侧的接电电压可以相同也可以不同，本发明对此并不做具体限定。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过控制继电器对爆炸螺栓加电，从而实现压舱物的分离，减少压舱物的干重，从而达到维持氦气球浮重平衡的目的，并延长氦气球在临近空间的滞空时间，同时还简化了控制电路，利于大规模生产；并且通过设计多个冗余继电器可以保证压舱物的分离过程可靠性更高；而且，爆炸螺栓对气温和气压的要求不高，所以本发明实施例的分离系统在临近空间极端的低温低压环境(3000pa,-65℃)下，更具一定的普遍型。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (11)

1.一种压舱物的分离系统，其特征在于，包括：

爆炸螺栓，其中，所述压舱物通过所述爆炸螺栓连接到气球上；

继电器，所述继电器与所述爆炸螺栓串联；

当所述继电器闭合时，电流流过所述爆炸螺栓，所述爆炸螺栓爆炸，所述压舱物与所述气球相互分离。

2.根据权利要求1所述的压舱物的分离系统，其特征在于，包括多个继电器。

3.根据权利要求2所述的压舱物的分离系统，其特征在于，所述多个继电器包括多个冗余继电器。

4.根据权利要求3所述的压舱物的分离系统，其特征在于，所述爆炸螺栓包括多个输入端口，所述多个冗余继电器分别与所述多个输入端口一一对应连接。

5.根据权利要求3所述的压舱物的分离系统，其特征在于，所述多个继电器进一步包括非冗余继电器，所述非冗余继电器与所述多个冗余继电器分别串联连接。

6.根据权利要求5所述的压舱物的分离系统，其特征在于，所述多个继电器包括多个所述非冗余继电器，其中，所述多个非冗余继电器串联连接。

7.根据权利要求5所述的压舱物的分离系统，其特征在于，进一步包括：

控制器，用于控制所述多个继电器中的每个冗余继电器和/或非冗余继电器的闭合或断开。

8.根据权利要求7所述的压舱物的分离系统，其特征在于，所述控制器包括多个输出端口，所述控制器的所述多个输出端口与所述多个继电器中的每个冗余继电器和/或每个非冗余继电器分别通信连接。

9.根据权利要求8所述的压舱物的分离系统，其特征在于，所述控制器用于在接收到表示对所述压舱物进行分离的指令的情况下，发送第一闭合指令至每个所述非冗余继电器。

10.根据权利要求9所述的压舱物的分离系统，其特征在于，所述控制器进一步用于在所述非冗余继电器闭合的情况下，发送第二闭合指令至所述多个冗余继电器中的任意一个，使所述爆炸螺栓爆炸。

11.根据权利要求1所述的压舱物的分离系统，其特征在于，所述压舱物包括铁砂。