CN108438235B - 多翼伞 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多翼伞，包括两个以上翼伞单元、对接装置、动力单元和储能单元；两个以上翼伞单元通过对接装置相连组成设定形状的翼伞阵型。每个翼伞单元通过与之相连的翼伞操纵绳组与载荷仓相连。两个以上翼伞单元中，至少一个翼伞单元上连接用于提供飞行动力的动力单元，其余翼伞单元上连接用于储备能源的储能单元；两个相连的翼伞单元通过安装在对接装置内的能源输送线路实现能源传输。该种结构形式的多翼伞能够远距离飞行，航程可达上千公里。

Description

多翼伞

技术领域

发明涉及一种翼伞，具体涉及一种多翼伞。

背景技术

翼伞形同一个机翼，产生空气动力的原因与一般平直机翼相同，根据伯努利原理，上翼面的空气流速快，形成低压，下翼面空气流速慢，形成高压，上、下翼面形成压差，产生空气动力和力矩。翼伞主要有龙骨式翼伞和冲压式翼伞，龙骨式重量较大且结构相对复杂，因此应用很少。目前应用的翼伞绝大多数是冲压翼伞，这种翼伞均是由织物制成的柔性部件。它由上、下翼面及翼肋构成，翼肋将翼伞沿展向分成许多气室，肋片上都有通气孔。翼伞的前缘沿展向均是开口的(有的翼伞在两端有几个封闭气室)。冲压空气由开口进入气室，使气室内的压强大于气室外的压强，伞衣便张满，使翼伞剖面达到所设计的翼型形状。肋片上的通气孔可使空气从一个气室流到另一个气室，使各气室的压力保持平衡。

传统冲压式翼伞的航向操纵有两种方法：第一种是通过操纵绳下拉一边后缘；第二种是用操纵绳关闭外翼一侧几个进气口，从而使翼伞的单边外翼折倒。但两种操纵方法均有不足之处：采用第一种航向操纵方式时，会出现一些不利的情况：如当拉动一边后缘时，该侧翼面的升力增大，但是阻力增加得更快。升力增量在横向平面内产生一种侧滚的趋势，而阻力增量则主要在水平面内造成一个航向的偏转角速度，因此偏航的角速度比滚转角速度更明显。当偏航角速度达到一定值，使翼面两边的有效速度和有效迎角的差别大到某种程度，而进入单边翼面失速状态。此外，由于反向侧滚趋势的存在，使操纵显得不够灵活，往往容易形成操纵过度而进入螺旋失速运动。第二种操纵方法虽然安全性相对好，但对于大面积投物翼伞用关闭外翼部分进气口的方法进行航向操纵时，操纵力和操纵量均比较小。

且传统单一动力滑翔伞的航程短，不能远距离飞行。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多翼伞，多个翼伞依据需要组成设定阵型，且通过对翼伞进行动力分配，便于远距离飞行，使原来单一动力滑翔伞从几十公里航程变为上千公里航程。

所述的多翼伞包括两个以上翼伞单元、对接装置、动力单元和储能单元；两个以上翼伞单元通过对接装置相连组成设定形状的翼伞阵型；

两个以上所述翼伞单元中，至少一个翼伞单元上连接用于提供飞行动力的动力单元，其余翼伞单元上连接用于储备能源的储能单元；两个相连的翼伞单元通过安装在所述对接装置内的能源输送线路实现能源的传输。

作为本发明的一种优选方式，所述翼伞单元包括：收放连接装置、载荷仓以及分别连接在所述收放连接装置左右两端的翼伞；每个所述翼伞通过与之相连的翼伞操纵绳组与载荷仓相连；所述收放连接装置包括：固定支架和位于所述固定支架两端的翼伞卷筒；每个所述翼伞卷筒连接一个翼伞；所述翼伞卷筒能够在其动力模块的带动下转动，以实现对与之相连的翼伞的收放。

作为本发明的一种优选方式，所述翼伞单元包括：翼伞、风筝架和弹射回收装置；所述翼伞通过翼伞操纵绳组与载荷仓相连；所述翼伞下表面的中心位置设置有风筝架；

所述弹射回收装置包括：牵引绳、储能固定机构和卷筒；所述牵引绳一端与风筝架固接，另一端缠绕在卷筒上，所述卷筒能够在其动力模块的带动下转动，实现牵引绳的收放；

在所述牵引绳上设置有储能固定机构，所述储能固定机构包括：储能元件和锁定解锁机构；当通过所述牵引绳回收筝翼伞时，所述储能元件储能，所述锁定解锁机构将所述筝翼伞锁定在卷筒所在端；当所述锁定解锁机构解锁所述筝翼伞时，所述储能元件释能，助推所述筝翼伞升起。

作为本发明的一种优选方式，所述储能单元和动力单元设置在对应翼伞单元的载荷仓上，在储能单元及动力单元与对应翼伞单元的翼伞之间设置有能源管路；

所述对接装置包括：分别设置在相连的两个翼伞单元上的连接器本体和连接杆，所述能源输送线路位于连接杆的中心孔内，能源输送线路的一端伸出连接杆后与连接杆所在翼伞单元的能源管路相连；通过将所述连接杆同轴套装在所述连接器本体内部实现两个翼伞单元的连接；所述连接杆能够沿所述连接器本体的轴向移动，当所述连接杆在所述连接器本体内部移动设定距离后，所述连接杆内部的能源输送管的另一端与连接器本体所在翼伞单元上的能源管路相连。

作为本发明的一种优选方式，所述对接装置中，连接器本体上设置有用于对所述连接杆进行锁定/解锁的锁止机构，当所述锁止机构处于锁定状态时，将所述连接杆限位在所述连接器本体内部，当所述锁止机构处于解锁状态时，所述连接杆能够从所述连接器本体内部脱离，使相连的两个翼伞单元相互脱离。

有益效果：

(1)相比传统的翼伞，本发明的多翼伞提升了载重能力，且两个以上翼伞可以互相备份，进一步提高安全性；通过对每个翼伞进行单独的收放和控制，能够改变各翼伞的升阻比，从而控制多翼伞飞行方向；通过调整各翼伞面积，满足不同重量载荷的飞行升阻比、滑翔比和飞行需求。

(2)通过对各翼伞单元进行动力单元和储能单元的分配，便于远距离飞行，使原来单一动力滑翔伞从几十公里航程变为上千公里航程。

附图说明

图1为“V字形”阵型的多翼伞的结构示意图；

图2为实施例1中的单个翼伞单元的结构示意图；

图3为翼伞单元中收放连接装置的结构示意图；

图4为对接装置的结构示意图；

图5为实施例2中的单个翼伞单元的结构示意图；

图6为实施例2中弹射回收装置的结构示意图。

其中：1-左翼伞、2-右翼伞、3-收放连接装置、4-固定支架、5-左翼伞卷筒、6-右翼伞卷筒、7-左翼伞操纵绳、8-载荷仓、9-右翼伞操纵绳、11-动力单元、12-储能单元、13-固定/释放销、14-连接器本体、15-连接杆、16-能源输送管、17-电磁铁、21-翼伞、22-风筝架、23-弹射回收装置、25-翼伞操纵绳组、29-回收固定座、30-牵引绳、31-压缩活动套筒、32-套杆、33-卷筒、34-驱动电机A、35-伸缩装置。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种多翼伞，如图1所示，该多翼伞为多个翼伞单元连接而成的“V字形”翼伞阵型，形成方式为：两列由多个翼伞单元依次相连形成的“一字形”翼伞阵型的一端分别与主翼伞单元相连，由此形成“V字形”。

单个翼伞单元(包括主翼伞单元)的结构如图2所示，包括：左翼伞1、右翼伞2和收放连接装置3。左翼伞1和右翼伞2为形状相同的冲压式翼伞，左翼伞1展向的右端与右翼伞2展向的左端通过收放连接装置3相连。左翼伞1通过左翼伞操纵绳7与载荷仓8左端相连，右翼伞2通过右翼伞操纵绳9与载荷仓8右端相连；通过固定在载荷仓8内的两套执行机构分别控制左翼伞操纵绳7和右翼伞操纵绳9。

如图3所示，收放连接装置包括：固定支架4、左翼伞卷筒5和右翼伞卷筒6；在固定支架4的左右两端分别设置左翼伞卷筒5及其动力单元和右翼伞卷筒6及其动力单元，左翼伞1与左翼伞卷筒5相连，左翼伞卷筒5在其动力单元的带动下转动，从而实现对左翼伞1的收放；同样右翼伞2与右翼伞卷筒6相连，右翼伞卷筒6在其动力单元的带动下转动，从而实现对右翼伞2的收放；由此通过控制收放两侧翼伞，改变两侧翼伞面积使得各翼伞升阻比变化，从而控制多翼伞飞行方向及飞行稳定性；左翼伞卷筒5和右翼伞卷筒6的动力单元可远程控制，由此可在空中依据实际需求改变两侧翼伞面积。

固定支架4、左翼伞卷筒5和右翼伞卷筒6均采用炭纤维、玻璃钢、尼龙、超高分子量聚乙烯或塑料等高强度轻质非金属材料以及铝合金、镁合金、钛合金等高强度轻质金属材料。

为提高该多翼伞的航程，便于其远距离飞行，在该“V字形”翼伞阵型端部的主翼伞单元和两列“一字形”翼伞阵型中与主翼伞单元相邻的两个翼伞单元中的收放连接装置3下方安装动力单元11，以提供飞行动力，该动力单元为燃油或电动力单元。其余翼伞单元的收放连接装置3下方设置存储有燃油或电池作为储能单元12，以储备能源，如图1所示，相连的两个翼伞单元之间通过对接装置相连，以实现能源的传输。对接装置包括连接器本体14和连接杆15，在形成“一字形”翼伞阵型时，为实现多个翼伞单元的依次连接，在每个翼伞单元的两端分别设置连接器本体14和连接杆15，从而将多个翼伞单元依次首尾连接。

以动力单元11为燃油动力单元、储能单元12为燃油为例，具体介绍对接装置的结构：令通过对接装置相连的两个翼伞单元为翼伞单元A和翼伞单元B，其中翼伞单元A位于翼伞单元B前方，翼伞单元A和翼伞单元B中的载荷仓8上均固定有燃油存储箱，在燃油存储箱与对应翼伞单元的固定支架之间设置燃油管路；对接装置包括：设置在翼伞单元A固定支架4上的连接器本体14和设置在翼伞单元B固定支架4上的连接杆15，如图4所示，能源输送管16位于连接杆15的中心孔内，能源输送管16的一端伸出连接杆15后与翼伞单元B中固定支架上的燃油管路对接，从而实现与翼伞单元B中载荷仓8上的燃油存储箱连通；通过将连接杆15同轴套装在所述连接器本体14内部实现翼伞单元A和翼伞单元B的连接。连接杆15能够沿连接器本体14的轴向移动，当连接杆15在连接器本体14内部向前移动设定距离后，连接杆15内部的能源输送管16的另一端与翼伞单元A中固定支架上的燃油管路对接，从而实现与翼伞单元A中载荷仓8上的燃油存储箱连通，由此能够将翼伞单元B的燃油存储箱中的燃油通过设置在载荷仓上的油泵输送至翼伞单元A的燃油存储箱中。

采用该种动力布置方式，便于远距离飞行，使原来单一动力滑翔伞从几十公里航程变为上千公里航程。

在连接器本体14的圆周面上加工有用于安装固定/释放销13的通孔，固定/释放销13通过弹簧与固定在连接器本体14外部的电磁铁17相连，电磁铁17可远程控制通断电。当电磁铁17不通电时，弹簧处于自然伸长状态，使得固定/释放销13一端伸入连接器本体14内部，与连接杆15外圆周的凸起配合，防止连接杆15从连接器本体14中脱落，当电磁铁17通电时，固定/释放销13在电磁铁17电磁力的作用下向电磁铁17所在方向运动，并压缩弹簧13，使其失去对连接器本体14的限位，连接杆15能够从连接器本体14中脱落，使得翼伞单元A和翼伞单元B相互脱离。

实施例2：

本实施例中的翼伞单元为筝翼伞，所述筝翼伞指将风筝与翼伞相结合而得到的新型翼伞。如图5所示，本实施例中翼伞单元包括：翼伞21、风筝架22和弹射回收装置23。

其中翼伞21通过翼伞操纵绳组25与载荷仓相连，通过固定在载荷仓里的执行机构控制翼伞操纵绳组25实现翼伞21的俯仰和偏转运动。

风筝架22固定在翼伞21下表面的中心位置上，风筝架22可以是正方形、长方形、扇形、梯形、三角形，以及蝴蝶等飞行鸟类和昆虫等外形，也可与翼伞21的充气孔配合设计成正方体、长方体等其他立体外形。风筝架22用于使筝翼伞保持初始气动外形，且作为弹射回收装置23的安装支架。

弹射回收装置23主要用于筝翼伞放飞时助推筝翼伞快速升起，回收时储能和固定。如图6所示，弹射回收装置23包括：回收固定座29、牵引绳30、压缩活动套筒31、套杆32、卷筒33和驱动电机A34。其中回收固定座29固定在风筝架22的中心位置，牵引绳30(类似于风筝绳)一端与回收固定座29固接，另一端缠绕在卷筒33上，驱动电机A34的动力输出轴通过离合器与卷筒33同轴相连，回收牵引绳30时，离合器结合，通过驱动电机A34带动卷筒33旋转，实现牵引绳30的回收；释放牵引绳30时，离合器分离，筝翼伞在气动力和弹簧回复力的共同作用下上升，带动卷筒33在驱动电机A34的动力输出轴上空转。

为使筝翼伞在回收时具备储能和固定的功能，在牵引绳30上靠近卷筒33端设置有压缩活动套筒31和固定套杆32。牵引绳30从压缩活动套筒31和固定套杆32的中心穿过，压缩活动套筒31一端套装在固定套杆32外部，压缩活动套筒31内部设置有弹簧33，弹簧33的底部与固定套杆12端面抵触，顶部与设置在压缩活动套筒31内部用于和回收固定座29对接的活动块抵触。通过牵引绳30回收筝翼伞时，当回收固定座29与压缩活动套筒31内部的活动块对接后，压缩活动套筒31和弹簧33下移，压缩弹簧33，当下移至设定位置(碰触到设置的电控限位开关)后，锁紧机构弹出(如挡舌)，实现对筝翼伞的锁定；同时离合器分离且驱动电机A34停止转动；当需要释放牵引绳30时，可远程控制电控限位开关，使得锁紧机构解除对筝翼伞的锁定，此时弹簧33释能，助推筝翼伞快速升起。

实施例3：

在上述实施例2的基础上，在翼伞21上设置用于带动翼伞21沿其展向伸展或收缩的伸缩装置35。

实施例4：

在上述实施例1、2、或3的基础上，在每个翼伞单元的翼伞伞面上敷设柔性太阳能板或将直接采用柔性太阳能材料制成翼伞伞面，通过太阳能提供多翼伞飞行动力能源，使多翼伞长期在一定空域机动飞行，此时储能单元12为太阳能储能单元，能源输送管15为电缆。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (10)

1.多翼伞，其特征在于，包括两个以上翼伞单元、对接装置、动力单元和储能单元；两个以上翼伞单元通过对接装置相连组成设定形状的翼伞阵型；

两个以上所述翼伞单元中，至少一个翼伞单元上连接用于提供飞行动力的动力单元，其余翼伞单元上连接用于储备能源的储能单元；两个相连的翼伞单元通过安装在所述对接装置内的能源输送线路实现能源的传输。

2.如权利要求1所述的多翼伞，其特征在于，所述翼伞单元包括：收放连接装置、载荷仓以及分别连接在所述收放连接装置左右两端的翼伞；每个所述翼伞通过与之相连的翼伞操纵绳组与载荷仓相连；所述收放连接装置包括：固定支架和位于所述固定支架两端的翼伞卷筒；每个所述翼伞卷筒连接一个翼伞；所述翼伞卷筒能够在其动力模块的带动下转动，以实现对与之相连的翼伞的收放。

3.如权利要求1所述的多翼伞，其特征在于，所述翼伞单元包括：翼伞、风筝架和弹射回收装置；所述翼伞通过翼伞操纵绳组与载荷仓相连；所述翼伞下表面的中心位置设置有风筝架；

所述弹射回收装置包括：牵引绳、储能固定机构和卷筒；所述牵引绳一端与风筝架固接，另一端缠绕在卷筒上，所述卷筒能够在其动力模块的带动下转动，实现牵引绳的收放；

在所述牵引绳上设置有储能固定机构，所述储能固定机构包括：储能元件和锁定解锁机构；当通过所述牵引绳回收筝翼伞时，所述储能元件储能，所述锁定解锁机构将所述筝翼伞锁定在卷筒所在端；当所述锁定解锁机构解锁所述筝翼伞时，所述储能元件释能，助推所述筝翼伞升起。

4.如权利要求2或3所述的多翼伞，其特征在于，所述储能单元和动力单元设置在对应翼伞单元的载荷仓上，在储能单元及动力单元与对应翼伞单元的翼伞之间设置有能源管路；

所述对接装置包括：分别设置在相连的两个翼伞单元上的连接器本体和连接杆，所述能源输送线路位于连接杆的中心孔内，能源输送线路的一端伸出连接杆后与连接杆所在翼伞单元的能源管路相连；通过将所述连接杆同轴套装在所述连接器本体内部实现两个翼伞单元的连接；所述连接杆能够沿所述连接器本体的轴向移动，当所述连接杆在所述连接器本体内部移动设定距离后，所述连接杆内部的能源输送管的另一端与连接器本体所在翼伞单元上的能源管路相连。

5.如权利要求4所述的多翼伞，其特征在于，所述对接装置中，连接器本体上设置有用于对所述连接杆进行锁定/解锁的锁止机构，当所述锁止机构处于锁定状态时，将所述连接杆限位在所述连接器本体内部，当所述锁止机构处于解锁状态时，所述连接杆能够从所述连接器本体内部脱离，使相连的两个翼伞单元相互脱离。

6.如权利要求5所述的多翼伞，其特征在于，所述对接装置中，所述锁止机构包括：固定/释放销、弹簧和电磁铁，在所述连接器本体的圆周面上加工有用于安装固定/释放销的通孔，固定/释放销通过弹簧与固定在连接器本体外部的电磁铁相连；当电磁铁不通电时，所述弹簧处于自然伸长状态，使得所述固定/释放销一端伸入连接器本体内部，与连接杆外圆周的凸起配合，防止连接杆从连接器本体中脱落，当所述电磁铁通电时，所述固定/释放销在电磁铁电磁力的作用下向电磁铁所在方向运动，使其失去对连接器本体的限位。

7.如权利要求1、2或3所述的多翼伞，其特征在于，所述动力单元为燃油动力单元或电动力单元；当所述动力单元为燃油动力单元时，所述储能单元为燃油存储箱，所述能源输送线路为燃油输送管；当所述动力单元为电动力单元时，所述储能单元为电池，所述能源输送线路为电缆。

8.如权利要求1、2或3所述的多翼伞，其特征在于，在每个翼伞单元的翼伞伞面上敷设柔性太阳能板，此时所述动力单元为电动力单元，储能单元为太阳能储能单元，能源输送线路为电缆。

9.如权利要求1、2或3所述的多翼伞，其特征在于，采用柔性太阳能材料制成翼伞伞面，此时所述动力单元为电动力单元，储能单元为太阳能储能单元，能源输送线路为电缆。

10.如权利要求3所述的多翼伞，其特征在于，所述翼伞下表面用于带动所述翼伞沿其展向伸展或收缩的伸缩装置。