CN112937875B - 无冲击降落伞 - Google Patents
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Abstract
一种无冲击降落伞,包括:伞体以及与之通过绳索相连的至少一个反作用装置,该反作用装置包括:活动形变壳体、设置于其内部的蓄能机构、传感机构以及控制机构,其中:活动形变壳体分别与伞体和负载相连,控制机构根据传感机构获得的工况信息后输出触发指令至蓄能机构,蓄能机构与活动形变壳体相连并通过形变实现对负载的反作用力,从而实现零速着陆;本发明可以实现零速着陆,即无冲击安全着陆。装置简单,体积小,重量轻,控制精确,控制冗余度高,安全可靠,成本低,效果显著;多重高度检测,高速响应;带自锁单向收缩。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种救生设备领域的技术,具体是一种无冲击降落伞。
背景技术
降落伞是利用空气阻力原理,依靠相对于空气运动充气展开的可展式气动力减速器。但现代的降落伞无法实现零速着落或者提供升力(动力)。一般使用过程为:人和物从高空降落,先加速下降到一个很高的速度,然后打开降落伞,提供一个阻力,不断地减速,直到最后以一定的速度大约(6~15m/s)匀速下落直至着落(相当于从1.8~11m高度自由落体的冲击力)。由于最终着陆都会有一定的速度冲击地面,所以一般降落伞都是需要经过专业训练,才能更好地使用减少冲击带来的损伤。普通人员使用一般会造成不小的损伤。物品需要安装保护装置来减少损伤,比如缓冲层,反冲火箭等。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提出一种无冲击降落伞,可以实现零速着陆,即无冲击安全着陆。装置简单,体积小,重量轻,控制精确,控制冗余度高,安全可靠,成本低,效果显著;多重高度检测,高速响应;带自锁单向收缩。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明包括:伞体以及与之通过绳索相连的至少一个反作用装置,该反作用装置包括:活动形变壳体、设置于其内部的蓄能机构、传感机构以及控制机构,其中:活动形变壳体分别与伞体和负载相连,控制机构根据传感机构获得的工况信息后输出触发指令至蓄能机构,蓄能机构与活动形变壳体相连并通过形变实现对负载的反作用力,从而实现零速着陆。
所述的反作用装置的数量为两个以上时,多个反作用装置通过并联和/或串联连接于伞体和负载之间以实现更紧凑的便携的结构,同时可以更加精确地有效地控制,利用多级有序触发释放获得特定的功率输出特性,实现对做功装置的能量的特定输出,以简单可靠地实现近似匀减速地平稳着陆。
所述的活动形变壳体为杆材组成的四边形结构的轻质框架或滑动连接的内外套筒结构。
所述的传感机构包括:释放机构、加速度计、速度计、高度计和触地感应装置,其中:释放机构设置于蓄能机构上并向控制机构提供蓄能信息,加速度计、速度计和高度计分别设置于活动形变壳体并向控制机构提供加速度、速度以及高度信号,触地感应装置垂挂于活动形变壳体外部并向控制机构提供触地信号。
附图说明
图1为本发明整体示意图;
图2a为拉力型反作用装置简图;图2b和图2c分别为拉力型反作用装置的工作状态和蓄能状态示意图;
图3a、图3b、图3c和图4a、图4b、图4c分别为实施例中两种拉力型反作用装置的工作状态和蓄能状态示意图;
图4d和图4e分别为实施例中精简型拉力型反作用装置示意图;
图4f和图4g分别为拉力型装置的可变力矩实现方式示意图;
图5a和图5b分别为弹力型反作用装置的蓄能状态和工作状态示意图;
图6a、图6b分别为实施例中另一种弹力型反作用装置的蓄能状态和工作状态示意图;
图7a~图7e为实施例中优化弹力型反作用装置示意图;
图8为本发明缓冲原理示意图;
图9~图16为实施例场景示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,为本实施例实现上述过程的一种无冲击降落伞,包括:伞体3以及与之通过绳索2相连的反作用装置1和负载4。
如图2a至图5b所示,所述的反作用装置1为拉力型装置或弹力形装置。
如图2a至图4b所示,所述的拉力型装置包括:轻质框架13、设置于轻质框架上的释放机构16、控制器7、加速度计8、速度计9、高度计10、触地感应装置11、作为蓄能机构的弹性组件12以及设置于弹性组件上的拉力测量机构5,其中:控制器7分别与拉力测量机构5、加速度计8、速度计9、高度计10、触地感应装置11和释放机构16相连并接收触发信息,进行计算处理,生成触发指令并发送至弹性组件12,触发弹性组件12的释放。
所述的轻质框架13为杆材组成的四边形结构的,弹性组件12两端分别设置于四边形结构顶点上。
如图4c和图4d所示,为上述拉力型装置的紧凑结构实现方式,与图4a和图4b相比,轻质框架13上分别设有若干个定滑轮15a、15b分别缠绕绳索2和作为弹性组件的弹性绳14,从而提高体积使用率。
如图4e所示,为进一步优化的紧凑结构实现方式12,其中蓄能机构包括:带有变速箱14b的电机14a以及与电机14a相连的电源14c和控制柜14d,该结构适用于一些特殊的场合,如图16所示的空投车辆、飞机降落等。
如图4f和图4g所示,为上述拉力型装置的可变力矩实现方式,与图4a和图4b相比,其轻质框架13包括与定滑轮15b固定连接的固定杆13a以及与固定杆13a相连的两个活动杆13b,通过调节活动杆13b的位置实现弹性绳14长度,即力矩的调整。
上述装置通过传感器实时测量长度、高度、力测量、速度和加速度,完成降落伞实际下降过程的模型参数的识别和修正。比如负载为100公斤和6m/s的降落伞收尾速度。95公斤的人用同样的降落伞,这时候收尾速度就为变小为6/100^2*95^2,需要的做功能量、功率、力、触发时间和高度等都会相应的调整,具体过程为:当在负载离地面1.363m时触发中间的做功装置快速收绳做功,则运动时间为0.4544s,实际加速度为:13.2m/s2,产生的力为(9.8+13.2)*100kg=2300N,加速度的方向是向上的13.2m/s2。由于降落伞下降过程的阻力满足:F=CSV2,其中:V为下降的速度,S为降落伞的面积,C为降落伞的阻力系数;当匀速着陆伞的阻力等于人的重力,即其中:g为重力加速度,V0为收尾速度;本实施例装置需要产生的力,即使得降落伞下降的阻力为Mg+Ma,因此Mg+Ma=CSV2,代入收尾速度的定义,则有/>由于降落伞本身的重量很轻,装置产生的力又非常的大,装置触发的一瞬间,降落伞的速度从V0变成V伞,忽略降落伞的加速的时间,装置产生的拉力瞬间由Mg变为Mg+Ma,人就产生了向上的加速度a,即如上所示的13.2m/s2。实现匀减速下降,最后零速着陆。
所述的控制器7根据实际的降落伞下降过程的参数来优化和调整触发装置的方式和时机,从而实现最后阶段的近似匀减速下降的零速着陆,其控制处理算法如上述过程所示,其中收绳的速度从开始的3.19m/s线性增加到9.19m/s实现近似匀减速无冲击着陆。
本实施例中控制器7采用但不限于微处理器,如plc、fpga、单片机等实现。通过控制器7与加速度计8、速度计9、高度计10、触地感应装置11相连并获得初始信息后,在所需时机生成触发指令并发送至弹性组件12,触发弹性组件12的释放。
优选地,当拉力型装置向负载作用并产生的加速度为1.3473g=13.2m/s2,需要做功装置释放的能量最小,对应释放能量在/>做功装置释放的拉力2.3473(Mg),做功装置触发的高度/>做功装置做功的时间做功装置收绳的长度/>做功装置收绳开始速度0.5321(V0),收绳结束速度1.5321(V0),做功装置开始做功功率1.2490(MgV0),做功装置结束做功功率3.5963(MgV0),做功装置结束与开始功率比2.8794。
为实现上述效果,即拉力型装置向负载作用并产生的加速度为13.2m/s2,做功装置释放的能量6473.28J最小,做功装置释放的拉力2300.35N,做功装置触发的高度1.363m,做功装置做功的时间0.4544s,做功装置收绳的长度2.814m,做功装置收绳开始速度3.19m/s,收绳结束速度9.19m/s,做功装置开始做功功率7343.945w,做功装置结束做功功率21146w,做功装置结束与开始功率比2.8794,具体如下表所示:
为实现上述功效,本装置的收绳的长度2.814m,即装置上下两点移动的距离。对于图2b和图2c的末始状态的长度可以得出菱形的四个杆材,每根长约2.5m,始状态的图2c上下的总长为约4.5m,做完功以后的末状态图2b上下的总长缩小为1.6~1.8m,变化的长度即为做功装置收绳的长度2.814m。
对于图3b始状态的长度可以得出菱形的四个杆材,每根长为1.4~1.6m,上下的总长为2.8~3.2m,做完功后上下的总长缩小为0.15~0.25m。对于图4a和图4b的始末状态的长度可以得出单根杆材的长度4.3~4.7m,做完功后,弹力带收缩到1.5~1.9m。
本实施例中杆材13采用重量轻、强度高的材质制成,优选采用碳纤维实现。
本实施例中弹性组件12以产生最大拉力为6Mg,最小拉力为1.5Mg,其储能的能量关系是,F拉=Kl,其中:K为弹性组件的弹性系数,l为弹性组件12的形变距离,其释放的能量比就为(6^2-1.5^2)/6^2=0.9375。
某个天然乳胶弹力带的具体尺寸和重量
需要释放能量J | 体积m3 | 重量Kg | 截面积m2 | 长度m |
6473.28 | 0.00696 | 5.786 | 0.00588 | 1.1748 |
该储能材料的重量仅为5.786Kg,加上支撑的杆材及相关附属装置(传感器和触发、控制、释放装置)总重可以小于10Kg。
优选地,在保持力的分布不变的情况下,增加长度来等比例增加储能的能量,考虑到拉力型装置向负载作用并产生的加速度为13.2m/s2,需要的做功位移为2.814m,弹力带的长度就为1.5m,重量7.4Kg,所以最终需要的某个天然乳胶弹力带的横截面积0.00588m2,长度1.5m(1.5m和1.1748m取较大值),重量7.4Kg,体积0.0089m3。
实施例2
相比实施例1,为了实现收绳的速度3.19m/s线性增加到9.19m/s,也即功率的释放是先小,然后线性增加,最后接近开始时的功率3倍,本实施例优选采用三个储能材料串联连接,其中:第一个储能材料长度分别为1/7、2/7、4/7的总长。按照三个分别自上而下串联,通过三个装置的串联实现能量的多级有序触发释放来完成收绳的速度3.19m/s线性增加到9.19m/s,功率的释放是先小,然后线性增加,最后接近开始时的功率3倍。
本实施例中触地感应装置11装置比负载4先着地,从而精确可靠地实现做功装置着陆前的有效触发,即做功装置有效作用时间,该触地感应装置11通过重力触发装置实现。
所述的重力触发装置,包括重锤和与之相连的开关,其中:开关与控制器7相连,当重锤最先着地后由于与之相连的线的松弛从而触发开关,进一步输出信号(表示小物体着地)至控制器。
所述的重锤和与之相连的开关的线的长度即表征需要的做功装置的触发高度。
所述的弹性组件12为单根或多根产生拉力的弹性绳14,其中:弹性绳14的一端与轻质框架的上顶角固定连接,另一端与轻质框架的下顶角相连或通过定滑轮15固定于轻质框架上。
本实施例进一步以负载100Kg、6m/s的降落伞收尾速度为例,最大储能状态所产生的使伞和人发生相对运动的力为1.5~6(Mg)。最终整个下降过程的曲线参照加速度为13.2m/s2进行控制和修正,使得下降过程最平稳,需要释放的能量也最小。所需的力为1470~5880N,也就是开始时产生5880N的拉力,到能量释放结束后能产生1470N的拉力。
当匀减速度控制在0.5~5倍的重力加速度时,对应释放能量在做功装置释放的拉力1.5~6(Mg),做功装置触发的高度/>做功装置做功的时间/>做功装置收绳的长度/>做功装置收绳开始速度0.2247~1.4495(V0),收绳结束速度1.224744871~2.449489743(V0),做功装置开始做功功率0.3371~8.6969(MgV0),做功装置结束做功功率1.8371~14.6969(MgV0),做功装置结束与开始功率比1.6899~5.4495。负载的降落,匀减速度控制在0.2~10倍的重力加速度,对应释放能量在/>
本实施例中释放机构16通过橡皮筋测量力间接获得长度或通过绕线盘转动的圈数得到长度。
在不同的使用场景下,可以进一步通过多个装置的串联和/或并联实现能量的多级有序触发释放获得特定的功率输出特性,如图3c所示,以并联和串联混合连接的四个(左上、右上、左下、右下)装置为例,四个装置每个储存1/4的总释放能量,当位于右下的第一装置接收到触发命令后开始收绳释放能量,其他三个装置暂时不动,由于顶上定滑轮的左右,拉力作用在伞和人的作用力变成了两倍,同时收绳的速度和位移变成单个装置的一半;当位于右下的第一装置释放到约1/3时,上面的释放长度和能量装置会触发位于左下的装置开始收绳释放能量,这时候释放能量的功率会增加接近两倍,因为一部分能量会增加第一装置储存的能量,然后两个一起收绳,收绳的速度和功率增加到接近两倍;当位于左下的装置能量释放到约2/3时,上面的释放长度和能量装置会触发位于左上的装置和位于右上的装置同时开始释放能量,这时候能量释放的功率会增加到接近4倍,这个时候四个装置在同时释放能量收绳,功率最大直至能量释放结束。这样就能近似的实现总体收绳的功率始末功率接近3倍的线性增长释放,来有效控制能量释放的功率和大小。而不会过多由于随着橡皮筋材料能量的释放,能量释放的功率和力的大小而衰减过多。
实施例3
如图5a至图7所示,本实施例中的弹力型装置包括:内外套筒结构17、18以及设置于内套筒17内的弹性组件12、收绳机构15、拉力测量机构5、控制器7、加速度计8、速度计9、高度计10、触地感应装置11,其中:弹性组件12的两端分别与外套筒相连,收绳机构15的定滑轮分别固定在外套筒的内壁,外套筒向两侧移动时,会带动定滑轮一起移动,同时绳索可以围绕定滑轮自由的滚动,绳索的一段固定在外筒内壁上,然后依次交替围绕着固定在两侧外套筒内壁的定滑轮绕过,从固定在套筒中间一个带单向棘轮的定滑轮饶过后,出套筒与降落伞相连;拉力测量机构5设置于收绳机构15上,控制器7、加速度计8、速度计9、高度计10、触地感应装置11分别设置于内套筒内,控制器7分别与拉力测量机构5、加速度计8、速度计9、高度计10、触地感应装置11和释放机构16相连并接收触发信息,生成触发指令并发送至弹性组件12,触发弹性组件12的释放。
如图7a~图7c所示,所述的外套筒的不同位置上设有至少一个定滑轮,两侧的外套筒在弹性组件的作用下对称的向外移动,弹性组件每移动1m,收绳4.5m,移动长度比为4.5(通过调整两个外套筒上的定滑轮的个数可以调整为0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、……100.5等),收绳的力要求6~1.5Mg,弹性组件的始末弹力就要求6~1.5Mg4.5。
如图7a所示,所述的定滑轮设置于外套筒的内部或外部,采用的是压缩气体,对定滑轮和绳索无影响;如图7b和图7c所示,所述的定滑轮整个设置于外套筒的外部,以防止因为燃烧或者炸药会产生高温高压气体损坏定滑轮和绳索。
如图7d和图7e所示,所述的定滑轮采用两个同心设置的绕线轮15c、15d实现,将内外筒的相向伸长运动转换成中间圆盘的旋转运动,力的大小靠圆盘的旋转半径来调整。
所述的内外套筒结构17、18为水平布置或竖直布置。
所述的收绳机构15包括若干固定设置于内套筒17内的滑轮15,绳索2的一端穿过滑轮15并与内套筒17相连。
如图7a~图7e所示,所述的弹力型装置内进一步设有高压气体发生装置19,该高压气体发生装置19经由控制器7触发并在短时内产生高压气体,使得内套筒17与外套筒18产生相互运动。高压气体在内筒内的压力产生的始末推力就要求6~1.5Mg4.5。始末的释放的气体的压强就为推力除以内筒的内截面积。
本实施例中高压气体发生装置19优选采用高压气瓶20,该高压气瓶上进一步设有压力表21、释放阀22,对应所述的弹力型装置内进一步设有压力计23。
在其他场合,该高压气体发生装置19也可以采用炸药实现。
应用场景拓展
本实施例上述装置的应用场景介绍,其包括但不限于:
场景1、人员从大于最小开伞高度(约50m)降落,即保证降落伞能及时打开并最终在离地2m高之前保持匀速下降。
场景2、如图8所示,人员从小于等于最小开伞高度(约50m)降落,但大于装置触发高度(假设2m),即保证降落伞能及时打开并最终在离地(假设2m)高之前保持匀速下降。需要先将降落伞向高空抛出(人有操作时间完成),并完全打开(或者此时人无意识地坠落控制系统自动快速弹射抛出)。保证在最小零速着陆距离(假设1m)之前,不高于2m实现装置做功减速,实现零速着陆,或者尽量微速着陆减少冲击力。
场景3、如图9所示,人员高空作业存在坠落风险,提供一个双重保护,降落伞打开,做功装置随身背着或者吊在降落伞下,同时增加氦气球提供浮力,使降落伞近似悬浮在空中。
场景4、如图10所示,高空投送物品(如物资,装甲车等),物品本身有能量做功装置,可以充分利用,增加一个变速装置和离合装置就可以提供持续的做功能量,可以更加安全可靠的提前减速,平稳地零速着陆。
场景5、高空飞机故障,完全失去动力,要么使用独立的备用动力源,要么安装一个可以发电装置采取人员做功储能或者高空抛物带动发电装置储能,为安全着陆提供做功装置需要的能量。
场景6、高空飞机故障,仍有动力,或者动力相对充足(对应零速降落),只是无法满足正常飞行。参照上述场景4做法平稳地零速着陆。
场景7、飞机垂直起降或者短距起降。
垂直起飞实现过程:如图11所示,预先高空升起降落伞(采用抛射或是氦气球、无人机升空),做功装置用飞机自身的动力或者地面提供电力并可以在升空后断开。然后飞机发动机发电,同时做功装置做功提供升力升起,到达一定高度和速度后飞可以靠自身发动机提供整个飞机飞行升力和动力正常飞行,降落伞和地面提供的做功装置脱离飞机自动落入地面。以15吨飞机起飞为例,需要约2Mw的收绳功率,可达到的最大上升速度6m/s(加速度约0.1*g),参照某降落伞,120kg承重,伞面积为70m^2,着陆收尾速度不超过6m/s,飞机起飞总重不超过17吨,伞的面积约为9917m^2,半径约56m。如果采用电机就需要至少0.5吨才能达到2Mw的功率,只能用来提升飞机的高度,速度只能达到6m/s,当然,可以让飞机在上升的过程中利用自身的发动机来提高水平速度,实现空中滑行。要想依靠降落伞做功装置就能达到飞机飞行需要的速度,就需要优先采用图7b、7d,提供最大的功率和上升速度及加速度(提升速度的加速度最好接近2.532*g,提升高度的加速度最好为0.1*g),根据需要采用多个串联的多级有序触发释放获得特定的功率输出特性,中间增加一些弹力带来缓冲每次触发对飞机的冲击,最后更加需要使飞机到达需要的高度和速度,脱离做功装置,飞机依靠自身动力飞行。
短距起飞实现过程:如图12所示,就是降落伞在飞机前方升空,飞机先向前滑行,然后降落伞做功装置提供向前上方的动力,由于飞机受到向上的拉力,飞机升空需要的升力大大减小,离地起飞速度就很低,地面滑行的距离就大大减少,实现短距升空,等到达一定高度和速度后,飞机完全正常飞行,降落伞和地面提供的做功装置脱离飞机自动落入地面。
垂直降落实现过程:如图13所示,飞机在高空打开自带的降落伞,然后飞机减速下降并缓慢向减速滑行,在离地一定高度后,自身带的做功装置启动提供升力,并最终实现零速着陆。以15吨飞机降落为例,参照某降落伞,120kg承重,伞面积为70m^2,着陆收尾速度不超过6m/s,飞机降落的总重不超过16.5吨,伞的面积约为9917m^2,半径约56m。优先采用图7b、7d利用飞机自身的燃料,提供需要的阻力、功率、收绳速度及飞机降落的减速度(减速的减速度最好接近1.347*g,做功装置需要释放的能量最少),做功装置和降落伞总重不超过1.5吨,最大收绳功率约3.2Mw。根据需要采用多个串联的多级有序触发释放获得特定的功率输出特性,可以在每个单元做功装置之间增加一些弹力带来缓冲每次触发对飞机的冲击,最后根据需要使飞机到达需要的阻力约345052N和减速度1.347*g,实现零速着陆。
短距降落实现过程:如图14所示,和垂直降落差不多,只是最终着陆速度保持一定的水平速度着陆,由于降落伞提供升力,水平速度很低,同时降落伞还提供额外的向后阻力,大大缩短飞机在地面滑行的距离。
场景8、如图15所示,航天卫星火箭发射实现高空,以一定的初速度发射,大大减少卫星发射火箭所需燃料和体积,减少卫星发射成本和提高火箭发射的可靠性,能源使用广泛,节能环保。
实现过程如下:在40000m高空利用氦气球或(氦气包裹氢气球)附着在巨型降落伞上,稳定悬浮,能托起绳索至地面,地面上有火箭发射平台,并配备有多台大型的电机来收缩降落伞的绳索,形成倒多棱形状,平台中心是就用液压自动调平的火箭座,火箭坐落在火箭座。平台上的电机配有变压器和控制器,地面提供高压电向平台提供足够的电力。准备好发射后,平台电机开始快速启动收缩降落伞绳索,通过控制平台边沿的绳索的收缩速度和力量,保持平台整体平稳向上的升力,轻微晃动,靠火箭底座液压调平装置保证火箭平稳上升,由于降落伞的面积足够大,下降慢,上升一定距离后不断地增加电机功率,使平台高速上升,最后于最大功率最大速度提升火箭(理论上可以上升到大于等于20000m)留有一定火箭点火时间开始点火,最终火箭脱离平台上面的火箭座在高空高速以一定的初速度发射出去。接着平台上电机开始减速,使平台自由上升减速,然后至最高点再下降。通过控制电机的收绳索的速度,使平台保持匀速下降,离地面一定高度后,电机再加速最终实现平台减速,直至零速着陆。最后电机松出降落伞的绳索,降落伞再依靠附着的氦气球或(氦气包裹氢气球)的升力缓慢的上升的40000m高空,为下一次发射准备。
以878吨火箭发射为例,高压高速永磁同步电机重25*4=100吨,可以产生大约200~400Mw的功率,参照某降落伞,120kg承重,伞面积为70m^2,着陆收尾速度不超过6m/s,火箭总重不超过1000吨,伞的面积为583333m^2——相当于500个神舟飞船降落伞(面积1200m^2,总重90多公斤),半径431m,降落伞总重不超过50吨,氦气球需要约55000立方米的提供升力保持降落伞升至40000m高空。上升过程最大加速度可达1.6*g=15.68m/s^2,最大上升速度可达20m/s。如果在提高发射高度的同时,为了进一步提高火箭发射的初速度,提高火箭本身自带燃料的推进效率,可以在发射平台增加液氢燃料储罐(电机功率可以选用20*4=80吨,最大功率约160~320Mw,电机提升的最大上升速度可达15m/s,来保障总重不超过1000吨),采用图7b、7d的形式,进一步提高收绳的功率,采用多个串联的多级有序触发释放获得特定的功率输出特性,中间增加一些缓冲弹力带减少对火箭冲击,就可以根据需要以2.532*g(大约2.5倍的重力加速度)进一步提升火箭平台及其火箭的上升的速度,总共需要不超过9吨的液氢燃料,提供约2*10^12的能量,提高的发射的速度达500~800m/s,然后火箭再在空中点火,此时火箭发动机的效率已经很高,依靠图7b、7d的提升速度和高度的意义就不太明显了。这样就形成,高度提升主要靠电机提供的能量,功率和速度的提升需要液氢燃料。整个发射的能源都是环保,零排放,平台可重复利用,发射功率可以方便扩展适用于几乎所有型号的火箭吨位。大大提高火箭的发射能力,节约燃料消耗。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整,本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限,在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (1)
1.一种无冲击降落伞,其特征在于,包括:伞体以及与之通过绳索相连的至少一个反作用装置,该反作用装置包括:活动形变壳体、设置于其内部的蓄能机构、传感机构以及控制机构,其中:活动形变壳体分别与伞体和负载相连,控制机构根据传感机构获得的工况信息后输出触发指令至蓄能机构,蓄能机构与活动形变壳体相连并通过形变实现对负载的反作用力,从而实现零速着陆;
所述的活动形变壳体为杆材组成的四边形结构的轻质框架或滑动连接的内外套筒结构;
所述的反作用装置的数量为两个以上时,多个反作用装置通过并联和/或串联连接于伞体和负载之间以实现更紧凑的便携的结构,同时可以更加精确地有效地控制,利用多级有序触发释放获得特定的功率输出特性,实现对做功装置的能量的特定输出,以简单可靠地实现近似匀减速地平稳着陆;
所述的传感机构包括:释放机构、加速度计、速度计、高度计和触地感应装置,其中:释放机构设置于蓄能机构上并向控制机构提供蓄能信息,加速度计、速度计和高度计分别设置于活动形变壳体并向控制机构提供加速度、速度以及高度信号,触地感应装置垂挂于活动形变壳体外部并向控制机构提供触地信号;
所述的四边形结构的轻质框架,由四个首尾转动连接的杆材组成,蓄能机构的两端分别与轻质框架的相对的两个顶点相连,通过弹力或拉力实现轻质框架的形变;
所述的滑动连接的内外套筒结构中外套筒上设有多个定滑轮,蓄能机构的两端分别与内外套筒相连,通过弹力或拉力实现内外套筒结构的形变;
所述的外套筒的不同位置上设有至少一个定滑轮,两侧的外套筒在弹性组件的作用下对称的向外移动;
所述的不同位置,包括设置于外套筒的内部或外部;
所述的定滑轮采用两个同心设置的绕线轮实现,将内外套筒的相向伸长运动转换成中间圆盘的旋转运动,力的大小靠圆盘的旋转半径来调整;
当活动形变壳体为杆材组成的四边形结构的轻质框架时,所述的蓄能机构为弹力绳、弹簧、拉力绳或其组合;
当活动形变壳体为滑动连接的内外套筒结构时,所述的蓄能机构为弹力绳、弹簧、拉力绳、高压气体发生装置或其组合。
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