CN111853144A - 一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的工作方法，所述装置由空降物资储存箱、缓冲气囊、内球壳、缓冲液和外球壳采用由内而外逐层包裹空降物资的方式进行布置；载物空降着陆过程中，外球壳首先发生变形，实现一级缓冲；随后缓冲液起到缓冲作用，实现二级缓冲；内球壳受到载荷发生变形，实现三级缓冲；连接空降物资储存箱和内球壳的若干个缓冲弹簧随后收缩，实现四级缓冲；缓冲气囊最后被压缩，并通过排气阀向外排气泄压，实现五级缓冲；通过空降装置的多级缓冲方法不但能够实现逐级吸收冲击能量，还能避免缓冲气囊的内部压力急剧增加，防止缓冲气囊爆破，从而有效保证空降装置内物资的完好性。

Description

一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的工作方法
技术领域
本发明涉及载物空降安全防护领域，具体涉及一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的工作方法。
背景技术
载物空降即向目的地空降所需的物资，在军事和抗震救灾等方面有重大的实用意义。由于空降物资在着陆瞬间将承受到地面巨大的冲击载荷，为了确保空降物资安全着陆以便地面接收人员对空降物资的后续使用，必须采用防护缓冲装置来减少冲击载荷对物资的损坏。
在实际的载物空降着陆过程中，现有载物空降装置存在以下问题：
1.现有的载物空降装置多采用大面积的降落伞将物资减速使其安全降落至地面。但这类空降装置总是存在空投设备直接触地或是大反弹甚至翻覆的问题，会对物资造成极大的破坏，尤其无法适应恶劣天气及复杂着陆地形时的空降。
2.为克服空投装置直接触地的问题，少部分现有技术在空降装置上设计防翻装置以及在装置底部设置缓冲防护气囊，但设置在装置底部的缓冲防护气囊在触地时容易被地面尖锐物体刺破导致气囊泄气或气囊内部压力过大导致气囊爆破，这将对空投物资带来致命性的损坏。
3.现有的载物空降缓冲装置中，大部分采用气囊缓冲装置，且大部分为结构单一的单气室气囊缓冲装置，无其他形式的缓冲装置，导致有效缓冲行程及缓冲形式有限，因此不能对空降物资起到很好的缓冲效果。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提出同时解决上述多种问题的气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的工作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的工作方法，所述空降载物联合缓冲装置包括空降物资储存箱、缓冲气囊、内球壳、缓冲液和外球壳；所述空降物资储存箱、缓冲气囊、内球壳、缓冲液和外球壳采用由内而外逐层包裹空降物资的方式进行布置；所述空降物资储存箱的表面与内球壳的内表面都均匀布置有多个连接环；所述空降物资储存箱上布置的连接环与缓冲气囊内表面布置的连接环一一对应；所述空降物资储存箱通过若干个缓冲弹簧钩连各对互相对应的连接环实现与内球壳的连接；所述缓冲气囊布置于空降物资储存箱与内球壳之间的空隙中；所述缓冲液通过充液阀注入内球壳与外球壳之间的缓冲液容腔中；所述充液阀设置在外球壳上；
所述内球壳由两个半球状的卡键内半球壳和卡槽内半球壳组成，通过内球壳卡合结构装配在一起；所述内球壳卡合结构由卡键内半球壳上的内球壳卡键与卡槽内半球壳上的内球壳卡槽组成；所述外球壳由两个半球状的卡键外半球壳和卡槽外半球壳组成，通过外球壳卡合结构装配在一起；所述外球壳卡和结构由卡键外半球壳上的外球壳卡键与卡槽外半球壳上的外球壳卡槽组成；
工作步骤如下：步骤一、载物空降着陆过程中，所述外球壳受到地面冲击首先开始发生变形，实现一级缓冲；步骤二、载物空降着陆过程中，待外球壳变形后，所述填充在外球壳与内球壳之间空隙的缓冲液起到缓冲作用，实现二级缓冲；步骤三、载物空降着陆过程中，待缓冲液压缩或流失后，所述内球壳开始发生变形，实现三级缓冲；步骤四、载物空降着陆过程中，待内球壳开始变形后，所述连接内球壳与空降物资储存箱的缓冲弹簧在载荷作用下开始收缩，实现四级缓冲；步骤五、载物空降着陆过程中，待内球壳开始变形后，所述布置在内球壳与空降物资储存箱之间空隙的缓冲气囊受到压缩，当缓冲气囊的内部压力高于缓冲气囊排气阀压力的设置阀值时，所述缓冲气囊排气阀的阀门打开，缓冲气囊向外排气泄压，实现五级缓冲。
优选的，所述每对相互对应的连接环的中截面在同一平面上。
优选的，所述缓冲弹簧的尾端设有弧状形的尾钩。
优选的，所述缓冲气囊的个数与形状和空降物资储存箱与内球壳之间的空间形状以及连接的缓冲弹簧的根数相适应，每个缓冲气囊上均设有缓冲气囊充气阀与缓冲气囊排气阀。
本发明的有益效果是：
1.针对背景技术提出的第1点，本发明采用缓冲气囊、内球壳和外球壳逐层包裹空降物资的方法，保证了物资受到全方位的缓冲保护，从而降低了空降装置对着陆姿态的要求，增强了在恶劣天气和复杂着陆地形空降的能力。
2.针对背景技术提出的第2点，本发明采用了如下方法：缓冲气囊布置在空降物资储存箱与内球壳之间的空隙中，缓冲液填充在内球壳与外球壳之间的空间中；通过外球壳、内球壳以及缓冲液的逐级吸能方式，不会使包裹空降物资储存箱的缓冲气囊内部压力剧增，从而避免发生气囊爆破。同时，内置缓冲气囊也避免了缓冲气囊损坏，导致缓冲气囊失去缓冲效果。
3.针对背景技术提出的第3点，本发明采用一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的工作方法来解决该问题。载物空降着陆过程中，外球壳首先发生变形，实现一级缓冲；随后缓冲液起到缓冲作用，实现二级缓冲；内球壳后受到载荷发生变形，实现三级缓冲；连接空降物资储存箱和内球壳的若干个缓冲弹簧随后收缩，实现四级缓冲；缓冲气囊最后被压缩，并通过排气阀向外排气泄压，实现五级缓冲；通过外球壳、缓冲液、内球壳、缓冲弹簧和缓冲气囊的多级缓冲方式，能够逐级吸收冲击能量，从而保证空降装置内物资的安全性。
注：上述设计不分先后，每一条都使得本发明相对现有技术具有区别和显著的进步。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明气液固耦合的空降载物联合缓冲装置整体示意图；
图2是本发明卡键外半球壳的结构示意图；
图3是本发明卡槽外半球壳的结构示意图；
图4是本发明气液固耦合的空降载物联合缓冲装置A-A剖视图；
图5是本发明中缓冲弹簧的连接示意图；
图6是本发明中缓冲弹簧的结构示意图；
图7是本发明中缓冲气囊的结构示意图；
图8是本发明中内球壳整体装配示意图；
图9是本发明中内、外球壳的卡合结构放大图。
图中，附图标记如下：
1、卡键外半球壳2、卡槽外半球壳3、充液阀4、外球壳卡键5、外球壳卡槽6、空降物资储存箱7、缓冲弹簧8、缓冲气囊9、缓冲气囊充气阀10、缓冲气囊排气阀11、卡键内半球壳12、卡槽内半球壳13、内球壳卡合结构14、外球壳卡合结构15、缓冲液容腔16、连接环17、缓冲弹簧尾钩18、内球壳卡键19、内球壳卡槽
具体实施方式
如图所示：一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的工作方法，所述气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的整体形状为球形，包括空降物资储存箱6、缓冲气囊8、内球壳、缓冲液和外球壳；所述空降物资储存箱6、缓冲气囊8、内球壳、缓冲液和外球壳采用由内而外逐层包裹空降物资的方式进行布置；空降物资储存箱6的表面与内球壳的内表面都均匀布置有八个连接环16；所述空降物资储存箱6上布置的连接环16与内球壳的内表面布置的连接环16一一对应，且每对相互对应的连接环16的中截面在同一平面上，以便与缓冲弹簧7连接；每根缓冲弹簧7的两端都设有缓冲弹簧尾钩17，钩连在八对一一对应的连接环16上；所述空降物资储存箱6的表面与内球壳的内表面所布置的连接环16的位置与个数应与空降物资储存箱6的形状相适应，以便通过缓冲弹簧7来约束空降物资储存箱6的位置时，使空降物资储存箱6的位置尽可能的位于内球壳的几何中心处；在着陆过程中，通过缓冲弹簧7的约束作用，使空降物资储存箱6不会因为冲击载荷而在内球壳中有太过剧烈的晃动。
如图所示：缓冲气囊8需要的个数与形状根据空降物资储存箱6与内球壳之间的空间形状以及缓冲弹簧7的根数来设计与布置；在该实施例中，布置了六个缓冲气囊8，分布在空降物资储存箱6与内球壳之间的被八根个缓冲弹簧7分隔出的若干个空间中；每个缓冲气囊8的形状应与被缓冲弹簧7分隔出的空间形状一致，保证能够包裹住空降物资储存箱6；所述每个缓冲气囊8的外表面两侧各设置有一个缓冲气囊充气阀9与缓冲气囊排气阀10。
如图所示：外球壳上设置有一个充液阀3，通过充液阀3可以往外球壳与内球壳之间的缓冲液容腔15中注入适量的缓冲液。
如图所示：内球壳由两个半球状的卡键内半球壳11与卡槽内半球壳12组成，通过内球壳卡合结构13装配在一起；所述内球壳卡合结构13由卡键内半球壳11上的内球壳卡键18与卡槽内半球壳12上的内球壳卡槽19组成；外球壳由两个半球状的卡键外半球壳1与卡槽外半球壳2组成，通过外球壳卡合结构14装配在一起；所述外球壳卡合结构14由卡键外半球壳1上的外球壳卡键4与卡槽外半球壳2上的外球壳卡槽5组成。
如图所示:工作步骤如下：步骤一、载物空降着陆过程中，所述外球壳受到地面冲击首先开始发生变形，实现一级缓冲；步骤二、载物空降着陆过程中，待外球壳变形后，所述填充在缓冲液容腔15中的缓冲液起到缓冲作用，实现二级缓冲；步骤三、载物空降着陆过程中，待缓冲液压缩或流失后，所述内球壳开始发生变形，实现三级缓冲；步骤四、载物空降着陆过程中，待内球壳开始变形后，所述连接内球壳与空降物资储存箱6的缓冲弹簧7在载荷作用下开始收缩，实现四级缓冲；步骤五、载物空降着陆过程中，待内球壳开始变形后，所述布置在内球壳与空降物资储存箱6之间空隙的缓冲气囊8受到压缩，当缓冲气囊8的内部压力高于缓冲气囊排气阀10压力的设置阀值时，所述缓冲气囊排气阀10打开，缓冲气囊8向外排气泄压，实现五级缓冲。
本发明通过缓冲气囊、缓冲弹簧、缓冲液以及内、外球壳构成的空降载物联合缓冲装置的多级缓冲方法不但防止空降物资在着陆时受到严重损坏而无法正常使用，同时，缓冲气囊内置的方法可以避免缓冲气囊损坏泄气，以及经过内、外球壳与缓冲液的缓冲过程不会使缓冲气囊爆破，可以更好的起到缓冲效果；同时，球形的缓冲装置还能适应多样化的空降地形和天气情况，从而在确保空降物资完整性的同时增强了空降装置的适用性。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置的工作方法，所述空降载物联合缓冲装置包括空降物资储存箱、缓冲气囊、内球壳、缓冲液和外球壳，所述空降物资储存箱、缓冲气囊、内球壳、缓冲液和外球壳采用由内而外逐层包裹空降物资的方式进行布置；所述空降物资储存箱的表面与内球壳的内表面均匀布置多个连接环；所述空降物资储存箱上布置的连接环与内球壳内表面布置的连接环一一对应；所述空降物资储存箱通过若干个缓冲弹簧钩连各对互相对应的连接环实现与内球壳的连接；所述缓冲气囊布置于空降物资储存箱与内球壳之间的空隙中；所述缓冲液通过充液阀注入内球壳与外球壳之间的缓冲液容腔中；所述充液阀设置在外球壳上；
所述内球壳由两个半球状的卡键内半球壳和卡槽内半球壳组成，通过内球壳卡合结构装配在一起；所述内球壳卡合结构由卡键内半球壳上的内球壳卡键与卡槽内半球壳上的内球壳卡槽组成；所述外球壳由两个半球状的卡键外半球壳和卡槽外半球壳组成，通过外球壳卡合结构装配在一起；所述外球壳卡和结构由卡键外半球壳上的外球壳卡键与卡槽外半球壳上的外球壳卡槽组成；
其特征在于，工作步骤如下：
步骤一、载物空降着陆过程中，所述外球壳受到地面冲击首先开始发生变形，实现一级缓冲；
步骤二、载物空降着陆过程中，待外球壳变形后，所述填充在缓冲液容腔中的缓冲液起到缓冲作用，实现二级缓冲；
步骤三、载物空降着陆过程中，待缓冲液被压缩或流失后，所述内球壳开始发生变形，实现三级缓冲；
步骤四、载物空降着陆过程中，待内球壳开始变形后，所述连接内球壳与空降物资储存箱的缓冲弹簧在载荷作用下开始收缩，实现四级缓冲；
步骤五、载物空降着陆过程中，待内球壳开始变形后，所述布置在内球壳与空降物资储存箱之间空隙的缓冲气囊受到压缩，当缓冲气囊的内部压力高于缓冲气囊排气阀压力的设置阀值时，所述缓冲气囊排气阀的阀门打开，缓冲气囊向外排气泄压，实现五级缓冲。
2.根据权利要求1所述的一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置，其特征在于：所述每对相互对应的连接环的中截面在同一平面上。
3.根据权利要求1所述的一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置，其特征在于：所述缓冲弹簧的尾端设有弧状形的尾钩。
4.根据权利要求1所述的一种气液固耦合的空降载物联合缓冲装置，其特征在于：所述缓冲气囊的个数与形状和空降物资储存箱与内球壳之间的空间形状以及连接的缓冲弹簧的根数相适应，每个缓冲气囊上均设有缓冲气囊充气阀与缓冲气囊排气阀。
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