CN108423184A - 一种降落伞弹射装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降落伞弹射装置及方法，该装置包括：降落伞面、伞绳、牵引部件、降落伞舱、牵引部件舱、抛射舱、压力舱、爆破片、压缩气体容器、刺破部件以及控制单元；降落伞面折叠于降落伞舱内；牵引部件位于伞绳与降落伞面连接处，放置于牵引部件舱中；牵引部件舱与降落伞舱均位于抛射舱内；爆破片位于压力舱出气孔处，压缩气瓶位于爆破片下方；刺破部件位于压缩气瓶下方，对准压缩气瓶瓶口；控制单元用于控制刺破部件撞击压缩气瓶的瓶口，使压缩气瓶中的压缩气体释放到压力舱中，当气压大于预设值时，爆破片破裂，推动降落伞面向外抛射。本发明采用压缩气体作为开伞动力来源，压缩气瓶廉价且易更换，且具有动力强劲、安全可靠的优点。

Description

一种降落伞弹射装置及方法

技术领域

本发明涉及无人机伞降技术领域，特别涉及一种降落伞弹射装置及方法。

背景技术

近些年来，随着无人机技术的普及，越来越多的无人机出现在人们的日常生活中。然而由于一些特殊状况，无人机会出现坠毁的事故，给无人机所有者及地面行人财产安全造成隐患。这就需要有一种能够在无人机失控时提供应急伞降的装置。

现在也有一些用于无人机的伞降装置，如：

(1)专利号为：201410100519.7的中国专利公开了一种用于多旋翼无人机的紧急伞降装置及方法，该发明采用抛伞弹簧作为抛伞动力装置；

(2)专利号为：201621328943.8的中国专利公开了一种无人机伞降装置，该发明提供了一种可调伞体的角度的伞降装置，可进一步减小航迹角速度，使最后航迹趋于垂直状态，确保得到最佳回收轨迹伞降装置；

(3)专利号为：201720090109.8的中国专利公开了一种用于多旋翼无人机的应急伞降装置，该发明直接将降落伞拉出和拉直，适合各种伞舱形状。

但上述三种伞降装置都存在开伞动力不足、开伞时间久的问题，急需提供一种开伞动力强劲的伞降装置。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种降落伞弹射装置及方法，采用压缩气体作为开伞动力来源，压缩气体容器廉价且易更换，且具有动力强劲、安全可靠的优点。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种降落伞弹射装置，其包括：降落伞面、伞绳、牵引部件、降落伞舱、牵引部件舱、抛射舱、压力舱、爆破片、压缩气体容器、刺破部件以及控制单元；其中：

所述降落伞面折叠于所述降落伞舱内；

所述伞绳的一端与所述降落伞面连接，所述伞绳的另一端与所述降落伞舱连接；

所述牵引部件位于伞绳与降落伞面连接处，放置于所述牵引部件舱中；

所述牵引部件舱与所述降落伞舱均位于所述抛射舱内，且各个所述牵引部件舱环绕于所述降落伞舱周围；所述牵引部件舱以及所述降落伞舱均通过导气孔与所述抛射舱相连通；

所述爆破片设置于所述压力舱的出气孔处；

所述压缩气体容器设置于所述爆破片的下方，所述压缩气体容器的密封部朝下；

所述刺破部件的固定端设于所述压缩气体容器的下方，所述刺破部件的自由端对准所述压缩气体容器的密封部；

所述控制单元用于控制所述刺破部件刺破所述压缩气体容器的密封部，使所述压缩气体容器中的压缩气体释放到压力舱中，当气压大于预设值时，所述爆破片破裂，压缩气体从所述压力舱冲入所述抛射舱内，部分压缩气体通过所述牵引部件舱的导气孔从所述抛射舱进入所述牵引部件舱中，推动所述牵引部件向外抛射；部分压缩气体通过所述降落伞舱的导气孔从所述抛射舱进入所述降落伞舱中，推动所述降落伞面向外抛射。

较佳地，所述控制单元包括：弹射部件、弹性元件以及触发部件，其中：

所述弹射部件设置于所述刺破部件与所述弹性元件之间；

所述触发部件用于控制所述弹射部件的锁定状态，当降落伞需要打开时，所述触发部件用于控制所述弹射部件解除锁定，使处于压缩状态的弹性元件推动所述弹射部件，进而推动所述刺破部件撞击所述压缩气体容器的密封部，使所述压缩气体容器中的压缩气体释放到所述压力舱，当气压大于预设值时，所述爆破片破裂，压缩气体从所述压力舱冲入所述抛射舱内，部分压缩气体通过所述牵引部件舱的导气孔从所述抛射舱进入所述牵引部件舱中，推动所述牵引部件向外抛射；部分压缩气体通过所述降落伞舱的导气孔从所述抛射舱进入所述降落伞舱中，推动所述降落伞面向外抛射。

较佳地，所述刺破部件，其自由端的端部为尖部，该尖部对准所述压缩气体容器的密封部。

较佳地，所述牵引部件以及牵引部件舱包括多个，每个所述牵引部件分别位于所述牵引部件舱中；各个所述牵引部件舱环绕于所述降落伞舱周围。

较佳地，还包括：薄膜舱盖，所述薄膜舱盖覆盖于所述降落伞舱与牵引部件舱的上方；当压缩气体释放，所述薄膜舱盖被冲开，释放所述降落伞面、所述伞绳及其所述牵引部件。

本发明还提供一种降落伞弹射方法，其包括以下步骤：

S11：当降落伞需要打开时，控制刺破部件撞击压缩气体容器的密封部；

S12：释放压缩气体到所述压力舱中，当气压大于预设值时，爆破片破裂，压缩气体冲到所述抛射舱中，推动降落伞面向外抛射，所述降落伞面向外抛射过程中，采用牵引部件牵引伞绳和伞面。

较佳地，所述步骤S11具体包括：

S111：当降落伞需要打开时，通过触发部件控制弹射部件解除锁定；

S112：通过处于压缩状态的弹性元件推动所述弹射部件；

S113：通过所述弹射部件推动所述刺破部件撞击所述压缩气体容器的密封部。

较佳地，所述步骤S12还包括：所述降落伞面向外抛射过程中，采用牵引部件牵引伞绳和伞面。

较佳地，所述步骤S12还包括：当所述压力舱的气压达到预设值时，爆破片破裂，压缩气体推动牵引部件及降落伞面向外抛射，同时冲开薄膜舱盖。

相较于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明的降落伞弹射装置及方法，采用压缩气体作为开伞动力来源，压缩气体容器廉价且易更换，且具有动力强劲、安全可靠的优点，采用压缩气体抛射降落伞，将更利于伞面在空中完整铺开，从而加快开伞速度，为伞降过程争取更多的时间；采用爆破片使压力舱气压积累到预设值，能提高降落伞喷射动力和喷射速度，更利于加快降落伞开伞速度；

(2)本发明的降落伞弹射装置及方法，采用触发装置控制的弹射部件机械结构简单，便于拆卸和维修；

(3)现有的无人机伞降装置均未涉及到开伞方式对开伞过程的影响，其中开伞不当甚至引发降落伞绳缠绕螺旋桨的情况，本发明采用牵引部件牵引伞绳和伞面，使伞绳迅速在空中铺开，避免伞绳因未及时展开而与螺旋桨发生缠绕的问题；

(4)本发明的降落伞弹射装置及方法，在伞舱上还覆盖有薄膜舱盖，开伞状态下能及时打开，释放降落伞面、伞绳及其牵引部件，进一步提高了安全性。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1为本发明的较优实施例的降落伞弹射装置的主视图；

图2为本发明的较优实施例的降落伞弹射装置的俯视图；

图3为本发明的较优实施例的降落伞弹射方法的流程图。

标号说明：1-薄膜舱盖，2-牵引部件舱，3-降落伞舱，4-降落伞面，5-爆破铜片，6-压缩气瓶，7-针椎体，8-弹射板，9-弹簧，10-舵机，11-压力舱，12-抛射舱。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

结合图1-2，对本发明的降落伞弹射装置的部分实施例进行详细描述，如图1所示，为了便于描述，以下实施例中：

牵引部件采用小重锤(图中未示出)；

爆破片采用爆破铜片5；

压缩气体容器采用现有常用的压缩气瓶6；

刺破部件采用针椎体7，该针椎体7的端部设有尖部；

弹射部件采用弹射板8；

弹性元件采用弹簧9；

触发部件采用舵机10；

具体的，该较优实施例包括：薄膜舱盖1、小重锤(图中未示出)、牵引部件舱2、降落伞舱3、降落伞面4、伞绳(图中未示出)、爆破片5、压缩气瓶6、针椎体7、弹射板8、弹簧9、舵机10、压力舱11以及抛射舱12。其中，降落伞面4折叠于降落伞舱3内；伞绳的一端与降落伞面连接，另一端与降落伞舱3连接；小重锤(图中未示出)设置于伞绳和降落伞面的连接处，本实施例中小重锤(图中未示出)包括多个，放置于牵引部件舱2中，每个小重锤对应一个牵引部件舱2，牵引部件舱2位于降落伞舱3的周围，且牵引部件舱2与降落伞舱3均位于抛射舱12内；牵引部件舱2与降落伞舱3均通过导气孔与抛射舱12相连，如图2所示；爆破铜片5设置于压力舱11的出气孔处，压缩气瓶6设置于爆破片5的下方，压缩气瓶6的瓶口朝下；针椎体7设置于压缩气瓶6的下方，且针椎体7的针尖方向对准压缩气瓶6的瓶口；针椎体7、弹射板8以及弹簧9依次连接，舵机10与弹射板8相连，用于控制弹射板8的锁定状态，当降落伞需要打开时，舵机10解除弹射板8的锁定，处于压缩状态的弹簧9推动弹射板8，弹射板8推动针椎体7刺破压缩气瓶6的瓶口，使压缩气瓶6中的压缩气体释放到压力舱11中，当压力舱11中的气压大于预设值后，爆破铜片5破裂，压缩气体从压力舱11冲入抛射舱12内，部分压缩气体通过牵引部件舱2的导气孔从抛射舱12进入牵引部件舱2中，推动小重锤(图中未示出)向外抛射；部分压缩气体通过降落伞舱3的导气孔从抛射舱12进入降落伞舱3中，推动降落伞面4向外抛射。

在另一优选实施例中，降落伞弹射装置还可以进一步包括：薄膜舱盖1，薄膜舱盖1覆盖于降落伞舱3和牵引部件舱2的上方，当压缩气体释放并冲破爆破片后，薄膜舱盖1打开，降落伞面4和小重锤弹射到空中，小重锤牵引降落伞面4和伞绳在空中迅速展开。

本实施例中弹射板8、弹簧9以及舵机10组成控制单元，不同实施例中，也可采用其他控制方式，如：舵机10换用电磁铁装置，通过电磁铁装置控制弹射板8及弹簧9的状态。

在另外部分实施例中，爆破铜片5采用铜材料制成，不同实施例中，也可采用其他材质，如：爆破铜片5采用铝片、镍片、铝合金、铜合金等材料。

上述实施例中，牵引部件采用小重锤，在其他实施例中也可以是其他形式的部件，只要能实现牵引伞绳和伞面，使伞绳迅速在空中铺开的功能即可，并不局限于本实施例中记载。

同样的，弹射部件、弹性元件、刺破部件、触发部件等也是如此，并不局限于上述实施例记载。

结合图3，对本发明的降落伞弹射方法的一实施例进行详细描述，如图3所示，其包括以下步骤：

S11：当降落伞需要打开时，通过控制单元控制针椎体撞击压缩气瓶的瓶口；

S12：释放压缩气体到压力舱中，当气压大于一定预设值时，爆破片破裂，压缩气体冲出压力舱，推动降落伞面向外抛射，降落伞面向外抛射过程中，采用牵引部件牵引伞绳和伞面。

具体地，步骤S11包括：

S111：当降落伞需要打开时，通过舵机控制弹射板解除锁定；

S112：通过处于压缩状态的弹簧推动弹射板；

S113：通过弹射板推动针椎体撞击压缩气瓶的瓶口。较佳实施例中，步骤S12还包括：降落伞面向外抛射过程中，采用牵引部件(如:小重锤等)牵引伞绳和伞面，使伞绳迅速在空中铺开，避免伞绳因未及时展开而与螺旋桨发生缠绕的问题，保证了无人机开伞的安全性。

较佳实施例中，步骤S12还包括：当气压达到预设值时，爆破片破裂，薄膜舱盖冲开，进一步提高了安全性。

上述实施例的降落伞弹射装置及方法除了可以用于实现旋翼无人机快速开伞降落外，还可以对小型物资实现低空快速开伞空投，实现物资缓慢安全着陆。

以上是本发明中的优选结构设计的一种，当然在其他实施例中，各个优选结构可以单独使用，在互相不冲突的前提下，也可以任意组合使用，组合使用时效果会更好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于本发明简化描述，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。

此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种降落伞弹射装置，其特征在于，包括：降落伞面、伞绳、牵引部件、降落伞舱、牵引部件舱、抛射舱、压力舱、爆破片、压缩气体容器、刺破部件以及控制单元；其中，

所述降落伞面折叠于所述降落伞舱内；

所述伞绳的一端与所述降落伞面连接，所述伞绳的另一端与所述降落伞舱相连；

所述牵引部件位于所述伞绳与所述降落伞面的连接处，放置于各个所述牵引部件舱中，所述牵引部件用于在所述降落伞面向外抛射过程中牵引所述伞绳和降落伞面；

所述牵引部件舱与所述降落伞舱均位于所述抛射舱内；所述牵引部件舱以及所述降落伞舱均通过导气孔与所述抛射舱相连通；

所述爆破片设置于所述压力舱的出气孔处；

所述压缩气体容器设置于所述爆破片的下方，所述压缩气体容器的密封部朝下；

所述刺破部件的固定端设于所述压缩气体容器的下方，所述刺破部件的自由端对准所述压缩气体容器的密封部；

所述控制单元用于控制所述刺破部件刺破所述压缩气体容器的密封部，使所述压缩气体容器中的压缩气体释放到所述压力舱中，当所述压力舱中气压大于预设值时，所述爆破片破裂，压缩气体释放到所述抛射舱内，部分压缩气体通过所述牵引部件舱的导气孔从所述抛射舱进入所述牵引部件舱中，推动所述牵引部件向外抛射；部分压缩气体通过所述降落伞舱的导气孔从所述抛射舱进入所述降落伞舱中，推动所述降落伞面向外抛射。

2.根据权利要求1所述的降落伞弹射装置，其特征在于，所述控制单元包括：弹射部件、弹性元件以及触发部件，其中，

所述弹射部件设置于所述刺破部件与所述弹性元件之间；

所述触发部件控制所述弹射部件的锁定状态，当降落伞需要打开时，所述触发部件控制所述弹射部件解除锁定，使处于压缩状态的所述弹性元件推动所述弹射部件，进而推动所述刺破部件刺破所述压缩气体容器的密封部，使所述压缩气体容器中的压缩气体释放到所述压力舱中，气压大于预设值时，所述爆破片破裂，压缩气体从所述压力舱冲入所述抛射舱内，部分压缩气体通过所述牵引部件舱的导气孔从所述抛射舱进入所述牵引部件舱中，推动所述牵引部件向外抛射；部分压缩气体通过所述降落伞舱的导气孔从所述抛射舱进入所述降落伞舱中，推动所述降落伞面向外抛射。

3.根据权利要求1所述的降落伞弹射装置，其特征在于，所述刺破部件，其自由端的端部为尖部，该尖部对准所述压缩气体容器的密封部。

4.根据权利要求1所述的降落伞弹射装置，其特征在于，所述牵引部件以及牵引部件舱包括多个，每个所述牵引部件分别位于所述牵引部件舱中；各个所述牵引部件舱环绕于所述降落伞舱周围。

5.根据权利要求1-4任一项所述的降落伞弹射装置，其特征在于，还包括：薄膜舱盖，所述薄膜舱盖覆盖于所述降落伞舱和所述牵引部件舱的上方；当所述降落伞面及所述牵引部件向外抛射时，所述薄膜舱盖能及时被冲开，释放所述降落伞面及所述牵引部件。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述装置的降落伞弹射方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11：当降落伞需要打开时，控制刺破部件刺破压缩气体容器的密封部；

S12：释放压缩气体到压力舱中，当气压大于一定预设值时，爆破片破裂，压缩气体冲出压力舱，推动降落伞面向外抛射，所述降落伞面向外抛射过程中，采用牵引部件牵引伞绳和伞面。

7.根据权利要求6所述的降落伞弹射方法，其特征在于，所述步骤S11具体包括：

S111：当降落伞需要打开时，通过触发部件控制弹射部件解除锁定；

S112：通过处于压缩状态的弹性元件推动所述弹射部件；

S113：通过所述弹射部件推动所述刺破部件撞击所述压缩气体容器的密封部。

8.根据权利要求6或7所述的降落伞弹射方法，其特征在于，所述步骤S12还包括：当所述压力舱的气压达到预设值时，爆破片破裂，压缩气体推动牵引部件及降落伞面向外抛射，同时冲开薄膜舱盖。