CN107867386B - 浮空器的降落控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浮空器的降落控制方法，包括通过控制器向浮空器发送降落信号，浮空器的囊体开始排气以使浮空器开始降落，直至浮空器的降落速度达到预设速度，囊体停止排气，当浮空器降落至第一预设高度时，通过氦气控制系统控制氦气充入囊体内以增加囊体在降落过程中受到的浮力；当浮空器在降落过程中的加速度达到预设加速度时，控制氦气控制系统以使氮气停止充入囊体内，当浮空器降落至第二预设高度时，囊体开始排气以减小浮空器的浮力，直至浮空器降落至第三预设高度。采用该方法控制浮空器降落，有效地改善了浮空器降落至地面时的速度，让承受设备、基地等冲量为0，使得浮空器的降落更加安全可靠。

Description

浮空器的降落控制方法

技术领域

本发明涉及物体降落控制技术领域，具体而言，涉及一种浮空器的降落控制方法。

背景技术

目前很多浮空器、飞艇降落时，都是仅通过排气实现降落，导致接近地面的速度都远大于0，对于1t左右的吊舱，降落至地面会造成严重的震动，同时不能保证设备的完整性，因此，现有的浮空器的降落方法的安全性比较低。

发明内容

本发明旨在提供一种浮空器的降落控制方法，解决了现有技术中浮空器降落时安全性低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种浮空器的降落控制方法，包括：通过控制器向浮空器发送降落信号，浮空器的囊体开始排气以使浮空器开始降落，直至浮空器的降落速度达到预设速度，囊体停止排气，当浮空器降落至第一预设高度时，通过氦气控制系统控制氦气充入囊体内以增加囊体在降落过程中受到的浮力；当浮空器在降落过程中的加速度达到预设加速度时，控制氦气控制系统以使氦气停止充入囊体内，当浮空器降落至第二预设高度时，囊体开始排气以减小浮空器的浮力，直至浮空器降落至第三预设高度；其中，浮空器包括缓冲装置，控制器设置于浮空器本体上用以接收和/或发出电信号，缓冲装置设置于浮空器本体上用以减小浮空器的降落速度，缓冲装置用于充装氦气；

进一步地，当浮空器的降落速度达到预设速度时，浮空器的加速度大于零，浮空器的加加速度大于零。

进一步地，当浮空器的加速度达到预设加速度时，浮空器的加加速度等于零。

进一步地，当浮空器从第二预设高度时降落至第三预设高度的过程中，浮空器的降落速度逐渐减小，浮空器的加速度逐渐减小。

进一步地，浮空器降落至第二预设高度时，浮空器受到的浮力大于浮空器的重力。

进一步地，浮空器降落至第三预设高度时，浮空器受到的浮力小于或等于浮空器的重力。

进一步地，浮空器降落至第三预设高度时，浮空器的降落速度、浮空器的加速度以及浮空器的加加速度均等于零。

进一步地，，浮空器在降落过程中的加速度达到预设加速度时，浮空器的降落速度逐渐减小。

进一步地，浮空器降落至第二预设高度的过程中，浮空器的降落速度逐渐减小。

进一步地，当浮空器的降落速度达到预设速度后，浮空器实现匀速下降运动。

应用本发明的技术方案，浮空器的降落控制方法包括：通过控制器向浮空器发送降落信号，浮空器的囊体开始排气以使浮空器开始降落，直至浮空器的降落速度达到预设速度，囊体停止排气，当浮空器降落至第一预设高度时，通过氦气控制系统控制氦气充入囊体内以增加囊体在降落过程中受到的浮力。当浮空器在降落过程中的加速度达到预设加速度时，控制氦气控制系统以使氦气停止充入囊体内，当浮空器降落至第二预设高度时，囊体开始排气以减小浮空器的浮力，直至浮空器降落至第三预设高度。采用该方法控制浮空器降落，有效地改善了浮空器降落至地面时的速度，让承受设备、基地等冲量为0，使得浮空器的降落更加安全可靠。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的浮空器的降落控制方法的实施例的流程示意图；

图2示出了根据本发明的浮空器的降落过程中的物理参数变流程示意图；以及

图3示出了根据本发明的浮空器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、囊体结构；20、缓冲装置；30、吊舱。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

根据本发明的一个方面，提供了浮空器的降落控制方法。该方法包括通过控制器向浮空器发送降落信号，浮空器开始进行排气以使浮空器从第一预设高度降落至第二预设高度。当浮空器位于第二预设高度时，开启浮空器内的缓冲装置，浮空器从第二预设高度降落至第三预设高度。其中，当浮空器位于第三预设高度时，浮空器的速度为零。

在本实施例中，由于在浮空器降落的过程中采用了缓冲装置，通过控制缓冲装置的打开和关闭，实现浮空器降落至第三预设高度时，浮空器的速度为零，有效地提供了浮空器降落时的安全性。该方法还有效地降低浮空器的着陆成本，有效提高浮空器设备的二次利用，保证浮空器收集的数据的安全性和完整性，同时防止浮空器降落时下方建筑、桥梁等固定物体受到损坏。采用本实施中控制浮空器的方法使得承受设备、基地等受到的冲量为0，增加了浮空器的安全性和可靠性。

其中，缓冲装置为氦气缓冲装置，当打开氦气缓冲装置时，氦气缓冲装置排出氦气以使浮空器的降落速度减小。采用充满氦气的罐体作为浮空飞行器的缓冲装置，能够有效的增加浮空器在降落过程中的安全性。

如图1和图2所示，浮空器在接收到降落信号前，浮空器处于悬浮状态。此时，浮空器的自身重力等于浮空器受到的浮力，浮空器的降落速度为0，浮空器的加速度也为0。

为了更清楚的描述浮空器在各个阶段的控制方式，以下进一步引入“加加速度”的参数，即描绘加速度变化程度的物理量。在后续的实施例中，加速度参考方向、速度参考方向均取指向地面为正方向。例如加速度小于0时，表示此时的浮空器的加速度方向朝上。

当浮空器接收到降落控制信号时，囊体开始排气，此时浮空器的浮力不足以支撑其自身的重力，开始加速下降，加速度大于0，下降速度大于0，但由于阻力的作用和排气控制的共同作用，其加加速度小于0，即此时的浮空器不会一直的加速。

当浮空器下降到预设速度时，此时浮空器进入新的平衡状态：阻力，浮力和重力再次平衡，此时暂停排气，浮空器的下降速度到达最大值，并且在平衡的状态下继续匀速下降当浮空器继续降落，离地面距离到达第一预设高度时，氦气控制系统控制氦气充入囊体，使得囊体的浮力增加，浮空器开始减速。此时浮空器的速度开始下降，由于浮力的增大，加速度小于0并且加加速度大于0。

当浮空器的加速度到达预设加速度后，停止充入氦气，此时的浮空器速度继续减小，而加速度达到最大值并保持稳定，即加加速度为0。此时的浮空器处于一个稳定的减速状态，以抵消前面加速下降时产生的较快速，保证在接近地面的时候速度较小。

此后，当浮空器位于第二预设高度时，囊体开始排气，降低浮空器的浮力，但仍然保持减速运动，此时的浮空器速度继续减小，加速度减小，即此时的浮力大于重力。

浮空器保持该状态继续下降，当浮空器刚好到达地面（即第三预设高度）时，囊体停止排气，此时囊体的浮力小于或者等于重力，并且浮空器速度、加速度以及加加速度均为0。

依据上述实施例所提供的浮空器下降方法，改善了降落至地面时的速度，让承受设备、基地等冲量为0，安全可靠。

根据本发明的浮空器用于信息采集，浮空器为上述实施例中的浮空器。该浮空器包括控制器和缓冲装置20。控制器设置于浮空器本体上用以接收和/或发出电信号。缓冲装置20设置于浮空器本体上用以减小浮空器的降落速度。

具体地，如图3所示，浮空器还包括囊体结构10、氦气缓冲装置和吊舱30。囊体结构10设置有信息采集器，该信息采集器可以采集浮空器的充放气状况、速度、加速度、高度等等的参数。缓冲装置20为氦气缓冲装置，氦气缓冲装置设置于囊体结构10内，氦气缓冲装置设置有控制阀。吊舱30与囊体结构10相连接并位于囊体结构10的下方，吊舱30内设置有用于控制氦气缓冲装置开启或关闭的控制系统。

依据图3的装置，浮空器的控制器接收到降落指令之后，开始执行放气下降的动作。此时依据前述中的降落方法进行下降，依据采集得到的高度、速度、加速度等信息，判断当前降落至下降步骤的具体哪一步，然后通过控制浮空器的排气放气来调节下降的速度、加速度等。最终实现吊舱30以0冲量降落到地面上。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种浮空器的降落控制方法，包括：

通过控制器向浮空器发送降落信号，所述浮空器的囊体开始排气以使所述浮空器开始降落，直至所述浮空器的降落速度达到预设速度，所述囊体停止排气，当所述浮空器降落至第一预设高度时，通过氦气控制系统控制氦气充入所述囊体内以增加所述囊体在降落过程中受到的浮力；

当所述浮空器在降落过程中的加速度达到预设加速度时，控制所述氦气控制系统以使氦气停止充入所述囊体内，当所述浮空器降落至第二预设高度时，所述囊体开始排气以减小所述浮空器的浮力，直至所述浮空器降落至第三预设高度；

其中，所述浮空器包括缓冲装置(20)，控制器设置于浮空器本体上用以接收和/或发出电信号，缓冲装置(20)设置于浮空器本体上用以减小浮空器的降落速度，所述缓冲装置(20)用于充装氦气；

当所述浮空器的降落速度达到所述预设速度时，所述浮空器的加速度等于零，所述浮空器的加加速度等于零；

当所述浮空器的加速度达到所述预设加速度时，所述浮空器的加加速度等于零。

2.根据权利要求1所述的浮空器的降落控制方法，其特征在于，当所述浮空器从所述第二预设高度时降落至所述第三预设高度的过程中，所述浮空器的降落速度逐渐减小，所述浮空器的加速度逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的浮空器的降落控制方法，其特征在于，所述浮空器降落至所述第二预设高度时，所述浮空器受到的浮力大于所述浮空器的重力。

4.根据权利要求1所述的浮空器的降落控制方法，其特征在于，所述浮空器降落至所述第三预设高度时，所述浮空器受到的浮力小于或等于所述浮空器的重力。

5.根据权利要求1所述的浮空器的降落控制方法，其特征在于，所述浮空器降落至所述第三预设高度时，所述浮空器的降落速度、所述浮空器的加速度以及所述浮空器的加加速度均等于零。

6.根据权利要求1所述的浮空器的降落控制方法，其特征在于，所述浮空器在降落过程中的加速度达到所述预设加速度时，所述浮空器的降落速度逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的浮空器的降落控制方法，其特征在于，所述浮空器降落至所述第二预设高度的过程中，所述浮空器的降落速度逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的浮空器的降落控制方法，其特征在于，当所述浮空器的降落速度达到预设速度后，所述浮空器实现匀速下降运动。

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