CN114291265A - 一种机械式多级脱离方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空应急救援领域，特别是涉及到一种机械式多级脱离方法及系统。本发明机械式多级脱离系统包括弹射后盖装置A、控制舱B、锁紧组件C、物资舱D、减速伞分系统E、主伞分系统F、一级开锁装置G、二级开锁装置H、转向杆组件K。本发明采用定时开锁装置作为系统脱离的定时装置和启动装置，采用压缩弹簧作为后盖弹射动力，结构紧凑，与现有的脱离装置相比，具有环境适应性好，脱离误差小，可靠性高，可反复使用，使用维护性好，成本低等优点。
Description
技术领域
本发明属于航空应急救援领域，具体涉及一种机械式多级脱离方法及系统。
背景技术
现阶段航空应急空投系统在高空飞行投放物资时，常用的方法主要有2种：一种是直拉式开伞、脱离；一种是采用延时燃爆弹炸开连接装置的方式开伞、脱离。
直拉式开伞、脱离的方法多用于小件物资、软式封包的空投；以以色列EIbit公司的Hermes900无人机物资空投为例，工作方式为：空投物资包离开飞机后，连接在飞机上的拉绳拉脱物资包的封包插销后，封包保护布打开，弹出引导伞，引导伞张满后再进一步拉出主伞，主伞带着空投物资安全着陆完成物资投放工作。直拉式开伞、脱离方式适用于小飞机、低空空投，为避免伞包缠绕，单一空投区域、单次进场仅能空投一件。
延时燃爆弹炸开连接装置的方法多用于大件物资、硬质封包的空投；以国内某型飞机物资空投为例，工作方式为：空投物资离开飞机后，连接在飞机上的拉绳拉脱延时燃爆弹的拔销，延时燃爆弹开始延时，燃爆弹延时结束后起爆，炸断硬质封包的闭锁装置，物资的后盖打开，弹出引导伞，引导伞张满后再进一步拉出主伞，主伞张满后从物资包中拉出物资，并带着物资安全着陆完成物资投放工作。因为延时燃爆弹延时的时间与装药量、燃烧速度、海拔高度等因素有关，开伞、脱离时机不能精确控制，导致部分物资因投放时延时时间短，提前开伞后着陆点比较分散；部分物资在投放时延时时间过长，开伞滞后安全高度不足，物资损坏；且延时燃爆弹一次性使用，使用成本较高。
发明内容
本发明的目的：设计一种机械式多级脱离方法及系统，以提高大型物资空投时的成功率及空投效率，同时降低物资空投的成本。
本发明的技术方案是：一种机械式多级脱离系统，包括弹射后盖装置A、控制舱B、锁紧组件C、物资舱D、减速伞分系统E、主伞分系统F、一级开锁装置G、二级开锁装置H、转向杆组件K，其中，弹射后盖装置A压缩弹簧并通过前锁紧组件C安装在控制舱B端面，控制舱B另一端通过后锁紧组件C安装在物资舱D端面，所述减速伞分系统E、主伞分系统F、一级开锁装置G、二级开锁装置H、转向杆组件K均安装在控制舱B内；其中，一级开锁装置G、二级开锁装置H均与转向杆组件K连接，同时分别与控制舱B两端面的前、后锁紧组件C连接，所述减速伞分系统E与弹射后盖装置A连接，主伞分系统F与物资舱D连接。
所述的弹射后盖装置A包括后盖1、弹簧2、固定片3、支撑板4，该弹簧2的一端通过固定片3固定在后盖1上，弹簧2的另一端通过固定片3固定在支撑板4上，后盖1设置为镂空结构，一端设置有锥形面，蒙皮5固定在后盖1的外表面。
所述弹簧2的外围设置有鼓风罩6，鼓风罩6的一端与后盖1连接在一起，鼓风罩6的另一端与支撑板4连接在一起。
所述控制舱B包括壳体7，壳体7上安装有平隔板8，平隔板8将控制舱B分成两个了区域，一边用来安装减速伞分系统E、主伞分系统F，另一边用来安装一级开锁装置G、二级开锁装置H；一级开锁装置G、二级开锁装置H水平相对安装在平隔板8上，壳体7上开有台阶孔，所述转向杆组件K安装在台阶孔中；壳体7的两端均设置有锥形面。
所述锁紧组件C包括左卡箍9、右卡箍10，左卡箍9、右卡箍10的两端都设置有通孔，左卡箍9、右卡箍10的一端通过卡箍轴11铰接在一起；壳体7上设置有螺纹孔，卡箍固定座12固定在壳体7上；卡箍固定座12上设置有通孔，左卡箍9、右卡箍10通过卡箍轴11铰接在卡箍固定座12上；左卡箍9、右卡箍10的另一端通过锁紧销13铰接在一起，最终左卡箍9、右卡箍10通过卡箍轴11、锁紧销13连成一个圆形卡箍；左卡箍9、右卡箍10上均设置有V型槽，弹射后盖装置A与控制舱B通过锁紧组件C固联在一起；卡箍轴11上设置有对称的反向螺纹，通过转动卡箍轴11可调节锁紧组件C的松紧度；锁紧销13的一端设置有连接接口，连接轴14的一端与锁紧销13铰接。
所述连接轴14外设置有保护罩15，保护罩15固定在壳体7上。
所述一级开锁装置G、二级开锁装置H包括输出轴16，该输出轴16通过转向杆组件K分别与前、后锁紧组件C的连接轴14连接，所述一级开锁装置G、二级开锁装置H上还设置有启动销17，拉绳18的一端与启动销17连接；壳体7上设置有工作窗口；拉绳18的另一端通过工作窗口与航空器相连接。
所述转向杆组件K包括转向杆19，转向杆19上安装有轴承20，转向杆19通过轴承20铰接在壳体7上；转向杆19的两端均设置了连接接口，转向杆19一端的接口与输出轴16铰接，转向杆19另一端的接口与连接轴14的一端铰接。
所述一级开锁装置E、二级开锁装置G通过开锁参数控制为高度型或时间型或速度型或高度时间型或速度时间型或高度速度型或高度速度时间型。
所述的物资舱D上设置有锥形面，物资舱D与控制舱B通过锁紧组件C固联在一起，物资舱用来存放物资。
优选的，弹簧2是腰型螺旋弹簧。
优选的，弹簧2由3个弹簧圆周布置、并联组成。
优选的，左卡箍9、右卡箍10是柔性件。
优选的，启动销17是柔性件。
优选的，轴承20可以是万向滑动轴承。
优选的，连接轴14是柔性件。
优选的，连接轴14上打防松保险。
优选的，一级开锁装置G、二级开锁装置H是高度时间型的。
优选的，一级开锁装置G、二级开锁装置H的工作参数是可调的。
一种基于所述的机械式多级脱离系统的方法，其投放时，一级开锁装置G、二级开锁装置H工作，一级开锁装置G先通过转向杆组件K启动前锁紧组件C，释放弹射后盖装置A，该弹射后盖装置A牵引减速伞分系统E离开控制舱B，然后，二级开锁装置H通过转向杆组件K启动后锁紧组件C，释放制舱B，控主伞分系统F从控制舱B离开，成功打开并连接物资舱D。
本申请提供种机械式多级脱离方法，具体过程如下：
步骤1：空投吊舱离机，连接在航空器上的拉绳18拉脱连接在一级开锁装置G、二级开锁装置H上的启动销17；
步骤2：一级开锁装置G在满足预置工作条件后工作，拉动转向杆组件K绕着轴承20转动，转向杆组件K在转动的过程中拉动连接轴14一起运动，继而拔脱锁住左卡箍9、右卡箍10的锁紧销13；
步骤3：左卡箍9、右卡箍10在自身弹力的作用下打开，释放弹射后盖装置A、控制舱B；
步骤4：弹射后盖装置A在弹簧2的弹力作用下迅速弹开、与控制舱B脱离，弹簧2伸长、鼓风罩6打开，弹射后盖装置A拉出安装在控制舱B中的减速伞分系统E；
步骤5：减速伞分系统E充气张开后完成系统减速、姿态调整；
步骤6：二级开锁装置H在满足预置工作条件后工作，拉动转向杆组件K绕着轴承20转动，转向杆组件K在转动的过程中拉动连接轴14一起运动，继而拔脱锁住左卡箍9、右卡箍10的锁紧销13；
步骤7：左卡箍9、右卡箍10在自身弹力的作用下打开，释放控制舱B、物资舱D；
步骤8：控制舱B、物资舱D在减速伞及自重的作用下脱离，并从控制舱B中拉出主伞分系统F；
步骤9：主伞分系统F充气张开，主伞分系统F与控制舱B脱离；
步骤10：主伞分系统F带着物资舱D降落。
优选的，所述一级开锁装置E、二级开锁装置G在工作参数设置时有先后顺序。
优选的，所述一级开锁装置E、二级开锁装置G工作参数包括时间、高度。
本发明的有益效果：
1)本多级脱离系统，能够根据实际战训任务需求，合理设置工作参数，脱离时机可精确控制、投放成功率高，可单次进场多弹投放、投放效率高；
2)本多级脱离系统，系统纯机械机构，受环境干扰小，可靠度高，可满足全疆域战训任务需求；
3)本多级脱离系统，可反复使用，无任务损耗，使用维护性能好，成本低。
附图说明
图1是待工作状态下机械式多级脱离系统示意图(正视图)；
图2是待工作状态下机械式多及脱离系统示意图(剖视图)；
图3是后盖弹射系统脱离后示意图；
图4是控制舱舱脱离后示意图。
其中，A-弹射后盖装置、B-控制舱、C-锁紧组件、D-物资舱、E-减速伞分系统、F-主伞分系统、G-一级开锁装置、H-二级开锁装置、K-转向杆组件、1-后盖、2-弹簧、3-固定片、4-支撑板、5-蒙皮、6-鼓风罩、7-壳体、8-平隔板、9-左卡箍、10-右卡箍、11-卡箍轴、12-卡箍固定座、13-锁紧销、14-连接轴、15-保护罩、16-输出轴、17-启动销、18-拉绳、19-转向杆、20-轴承。
具体实施方式
航空应急救援是应对突发事件的重要手段，体现了一个国家应对突发事件的处理能力，是在事故发生后能在救援黄金时间内将救援物资及时、精确的投放到目标地点，最大限度的减少事故人员的伤亡率。本多级脱离系统，能够根据实际任务需求，合理设置工作参数，精确控制脱离时机。
如图1、图2所示，一种机械式多级脱离系统，包括弹射后盖装置A、控制舱B、锁紧组件C、物资舱D、减速伞分系统E、主伞分系统F、一级开锁装置G、二级开锁装置H、转向杆组件K，系统整体设计成圆筒型，可与航空器现有的吊挂物同位互换。
弹射后盖装置A作为系统保护盖，包括镂空的后盖1，后盖1设计成镂空接口可以减少系统的重量，后盖1上360°圆周范围内均匀布置了3个腰形螺旋压缩弹簧2，圆周分布的弹簧2可提供比单个弹簧或嵌套弹簧更大的弹力，腰形螺旋压缩弹簧2在安装时可被压缩成单圈厚度，有效减少安装空间，3个弹簧2与后盖接触的一端均通过固定片3固定在后盖1上，3个弹簧2远离后盖的一端安装有镂空的支撑板4，3个弹簧2也通过固定片3固定在支撑板4上。后盖1的外表面安装有蒙皮5，蒙皮5固定在后盖1上；3个弹簧2的外围设置有圆筒形鼓风罩6，鼓风罩6的一端与后盖1连接在一起，鼓风罩6的另一端与支撑板4连接在一起，在弹射后盖装置A弹射离开控制舱B时，鼓风罩6在压缩弹簧2伸长的瞬间可张开形成1个兜风结构，在风的作用下迅速拉出减速伞分系统E。
控制舱B作为系统的核心控制部分，包括圆筒形的壳体7，平隔板8固定在壳体7上，并将控制舱B分成两个区域，控制舱B的一边用来安装减速伞分系统E、主伞分系统F，其中减速伞分系统安装在靠近弹射后盖装置A的位置，主伞分系统安装在减速伞分系统的后面，且二者均与控制舱B连接，以在脱伞时，能够随动拉出；控制舱B的另一边用来安装一级开锁装置G、二级开锁装置H，一级开锁装置G、二级开锁装置H水平相对安装在平隔板8上。控制部分和伞系统分区安装，可以避免相互之间的干扰，大部分机构均安装在控制舱B内，保证了控制舱B外的简洁，可以避免系统与航空器之间多余的勾挂。
锁紧组件C分两组安装在壳体7的上下两端，其是把弹射后盖装置A与控制舱B、控制舱B与物资舱D连接在一起的装置，包括柔性的左卡箍9、右卡箍10，左卡箍9、右卡箍10设计成柔性的是便于在开锁时快速释放，左卡箍9、右卡箍10的两端都设置有通孔，左卡箍9、右卡箍10的一端通过卡箍轴11铰接在一起，卡箍轴11与卡箍固定座12铰接在一起，卡箍固定座12固定在壳体7上。该锁进组件C在一级开锁装置G、二级开锁装置H作用下，能够快速打开，解锁弹射后盖装置A、控制舱B，并释放装减速伞分系统E、主伞分系统F。
所述弹射后盖装置A与控制舱B、控制舱B与物资舱D相连接的地方均设置有内外2道锥形面，左卡箍9、右卡箍10上均设置有V型槽，从而便于有效连接；左卡箍9、右卡箍10的另一端通过锁紧销13铰接在一起，最终形成一个圆形卡箍组合，卡箍组合通过V型槽将弹射后盖装置A与控制舱B、控制舱B与物资舱D分别固联在一起，卡箍轴11上设置有对称的反向螺纹，可以通过转动卡箍轴11调节锁紧组件C的松紧度，使系统连接可靠且脱离时能快速拔脱，避免因锁紧组件C过松导致的连接不可靠及过紧导致的拔销无法拔脱引起的空投失败事故。
所述一级开锁装置G、二级开锁装置H是系统分级脱离、开伞控制的核心部件，可以据实际任务需求，合理设置时间、高度工作参数，可以满足不同工况下的空投物资脱离要求，由启动销17控制其工作的启动时机；壳体7上正对启动销17的位置设置有工作窗口，拉绳18的一端与启动销17连接，拉绳18的另一端通过工作窗口与航空器相连接。一级开锁装置G、二级开锁装置H的输出工作由输出轴16来完成，壳体7上正对输出轴16末端的部位开有台阶孔，台阶孔中安装有转向杆组件K。
转向杆组件K是一级开锁装置G、二级开锁装置H工作输出的转换部件，包括转向杆19，转向杆19上安装有万向球轴承20，保证转向杆19无阻滞的完成力的在壳体内立体空间内的传递，转向杆19通过轴承20铰接在壳体7上；转向杆19的两端均设置了连接接口，转向杆19一端的接口与输出轴16铰接，转向杆19另一端的接口与连接轴14的一端铰接，连接轴14的另一端与锁紧销13铰接；连接轴14的外围设置有保护罩15，保护罩15固定在壳体7上，对连接轴14起保护作用。
实施例1，本发明在航空器应急救援低空投放时，
步骤1：首先设置好一级开锁装置G、二级开锁装置H的工作参数t1、t2(t2＞t1)；
步骤2：将空投吊舱按要求挂置在航空器的挂架上，将拉绳18的另一端挂在航空器上；
步骤3：航空器到达目标空域后，空舱离开航空器并下落，挂在航空器上的拉绳18拉脱锁住一级开锁装置G、二级开锁装置H的启动销17；
步骤4：一级开锁装置G在预置时间t1后工作，通过转向杆组件K拉动连接轴14运动，拔脱锁紧销13(第一级)，左卡箍9、右卡箍10打开，释放弹射后盖装置A；
步骤5：弹射后盖装置A在弹簧2的弹力作用下迅速弹开、与控制舱B脱离，弹簧2伸长带动鼓风罩6打开，弹射后盖装置A同时拉出安装在控制舱B中的减速伞分系统E；
步骤6：减速伞分系统E充气张开后完成系统减速、姿态调整；
步骤7：二级开锁装置H在预置时间t2工作，拉通过转向杆组件K拉动连接轴14运动，拔脱锁紧销13(第二级)，左卡箍9、右卡箍10打开，释放控制舱B、物资舱D；
步骤8：控制舱B、物资舱D在减速伞及自重的作用下脱离，并从控制舱B中拉出主伞分系统F；
步骤9：主伞分系统F充气张开，主伞分系统F与控制舱B脱离，主伞分系统F带着物资舱D降落。
实施例2，本发明在航空器应急救援高空投放时，
步骤1：首先设置好一级开锁装置G的工作参数t1、二级开锁装置H的工作参数h2(高度)、t2(时间)；
步骤2：将空投吊舱按要求挂置在航空器的挂架上，将拉绳18的另一端挂在航空器上；
步骤3：航空器到达目标空域后，空舱离开航空器并下落，挂在航空器上的拉绳18拉脱锁住一级开锁装置G、二级开锁装置H的启动销17；
步骤4：一级开锁装置G在预置时间t1后工作，通过转向杆组件K拉动连接轴14运动，拔脱锁紧销13(第一级)，左卡箍9、右卡箍10打开，释放弹射后盖装置A；
步骤5：弹射后盖装置A在弹簧2的弹力作用下迅速弹开、与控制舱B脱离，弹簧2伸长带动鼓风罩6打开，弹射后盖装置A同时拉出安装在控制舱B中的减速伞分系统E；
步骤6：减速伞分系统E充气张开后完成系统减速、姿态调整；
步骤7：待吊舱系统下降到预置高度h2以后，二级开锁装置H的高度机构启动，继续延时预置时间t2后二级开锁装置H工作，拉通过转向杆组件K拉动连接轴14运动，拔脱锁紧销13(第二级)，左卡箍9、右卡箍10打开，释放控制舱B、物资舱D；
步骤8：控制舱B、物资舱D在减速伞及自重的作用下脱离，并从控制舱B中拉出主伞分系统F；
步骤9：主伞分系统F充气张开，主伞分系统F与控制舱B脱离，主伞分系统F带着物资舱D降落。
综上所述，本发明采用定时开锁装置作为系统脱离的定时装置和启动装置，采用压缩弹簧作为后盖弹射动力，结构紧凑，与现有的脱离装置相比，具有环境适应性好，脱离误差小，可靠性高，可反复使用，使用维护性好，成本低等优点。
Claims (10)
1.一种机械式多级脱离系统，其特征在于，所述系统包括弹射后盖装置A、控制舱B、锁紧组件C、物资舱D、减速伞分系统E、主伞分系统F、一级开锁装置G、二级开锁装置H、转向杆组件K；其中，弹射后盖装置A压缩弹簧并通过锁紧组件C安装在控制舱B端面，控制舱B另一端通过另一个锁紧组件C安装在物资舱D端面，所述减速伞分系统E、主伞分系统F、一级开锁装置G、二级开锁装置H、转向杆组件K均安装在控制舱B内，其中，一级开锁装置G、二级开锁装置H均与转向杆组件K连接，同时分别与控制舱B两端面的锁紧组件C连接，所述减速伞分系统E与弹射后盖装置A连接，主伞分系统F与物资舱D连接。
2.根据权利要求1所述的机械式多级脱离系统，其特征在于，所述的弹射后盖装置A包括后盖(1)、弹簧(2)、固定片(3)、支撑板(4)，该弹簧(2)的一端通过固定片(3)固定在后盖(1)上，弹簧(2)的另一端通过固定片(3)固定在支撑板(4)上，后盖(1)设置为镂空结构，一端设置有锥形面，蒙皮(5)固定在后盖(1)的外表面。
3.根据权利要求1所述的机械式多级脱离系统，其特征在于，所述弹簧(2)的外围设置有鼓风罩(6)，鼓风罩(6)的一端与后盖(1)连接在一起，鼓风罩(6)的另一端与支撑板(4)连接在一起。
4.根据权利要求1所述的机械式多级脱离系统，其特征在于，所述控制舱B包括壳体(7)，壳体(7)上安装有平隔板(8)，平隔板(8)将控制舱B分成两个了区域，一边用来安装减速伞分系统E、主伞分系统F，另一边用来安装一级开锁装置G、二级开锁装置H；一级开锁装置G、二级开锁装置H水平相对安装在平隔板(8)上，壳体(7)上开有台阶孔，所述转向杆组件K安装在台阶孔中；壳体(7)的两端均设置有锥形面。
5.根据权利要求1所述的机械式多级脱离系统，其特征在于，所述锁紧组件C包括左卡箍(9)、右卡箍(10)，左卡箍(9)、右卡箍(10)的两端都设置有通孔，左卡箍(9)、右卡箍(10)的一端通过卡箍轴(11)铰接在一起；壳体(7)上设置有螺纹孔，卡箍固定座(12)固定在壳体(7)上；卡箍固定座(12)上设置有通孔，左卡箍(9)、右卡箍(10)通过卡箍轴(11)铰接在卡箍固定座(12)上；左卡箍(9)、右卡箍(10)的另一端通过锁紧销(13)铰接在一起，左卡箍(9)、右卡箍(10)通过卡箍轴(11)、锁紧销(13)连成一个圆形卡箍；左卡箍(9)、右卡箍(10)上设置有V型槽，弹射后盖装置A与控制舱B通过锁紧组件C固联在一起；卡箍轴(11)上设置有对称的反向螺纹，通过转动卡箍轴(11)可调节锁紧组件C的松紧度；锁紧销(13)的一端设置有连接接口，连接轴(14)的一端与锁紧销(13)铰接。
6.根据权利要求1所述的机械式多级脱离系统，其特征在于，所述连接轴(14)外设置有保护罩(15)，保护罩(15)固定在壳体(7)上。
7.根据权利要求1所述的机械式多级脱离系统，其特征在于，所述一级开锁装置G、二级开锁装置H包括输出轴(16)，该输出轴(16)通过转向杆组件K与锁紧组件C的连接轴(14)连接，所述一级开锁装置G、二级开锁装置H上还设置有启动销(17)，拉绳(18)的一端与启动销(17)连接；壳体(7)上设置有工作窗口；拉绳(18)的另一端通过工作窗口与航空器相连接。
8.根据权利要求1所述的机械式多级脱离系统，其特征在于，所述转向杆组件K包括转向杆(19)，转向杆(19)上安装有轴承(20)，转向杆(19)通过轴承(20)铰接在壳体(7)上；转向杆(19)的两端均设置了连接接口，转向杆(19)一端的接口与输出轴(16)铰接，转向杆(19)另一端的接口与连接轴(14)的一端铰接。
9.根据权利要求1所述的机械式多级脱离系统，其特征在于，所述一级开锁装置E、二级开锁装置G通过开锁参数控制为高度型或时间型或速度型或高度时间型或速度时间型或高度速度型或高度速度时间型。
10.一种基于权利要求1至9任一项所述的机械式多级脱离系统的方法，其特征在于，投放时，一级开锁装置G、二级开锁装置H工作，一级开锁装置G先通过转向杆组件K启动前锁紧组件C，释放弹射后盖装置A，该弹射后盖装置A牵引减速伞分系统E离开控制舱B，然后，二级开锁装置H通过转向杆组件K启动后锁紧组件C，释放制舱B，控主伞分系统F从控制舱B离开，成功打开并连接物资舱D。
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