一種無人飛行器傘降回收時的著陸緩沖裝置制造方法
【專利摘要】一種無人飛行器傘降回收時的著陸緩沖裝置，包括主氣囊、副氣囊、互聯(lián)爆破口和排氣爆破口，安裝在無人飛行器下方的主氣囊在觸地前先充滿氣體，在觸地后受到飛行器壓迫而產(chǎn)生緩沖作用，同時通過互聯(lián)爆破口將部分氣體充入副氣囊，形成一個更大的氣囊體，這個氣囊體繼續(xù)受到飛行器壓迫時仍產(chǎn)生緩沖作用，通過主氣囊或副氣囊上設(shè)置的排氣爆破口排放到周圍環(huán)境中。無人飛行器無須增加攜帶氣體的數(shù)量，但由于增加了副氣囊，總的緩沖效果得到提高。
【專利說明】一種無人飛行器傘降回收時的著陸緩沖裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人飛行器，尤其涉及一種無人飛行器傘降回收時的著陸緩沖裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]傘降結(jié)合氣囊緩沖是常見的一種無人飛行器回收方式。氣囊的作用是在飛行器觸地時提供緩沖，降低碰撞地面的速度，減少觸地瞬間的沖擊，實現(xiàn)對飛行器的保護。氣囊實現(xiàn)緩沖的原理是當(dāng)傘降飛行器接近地面時，處于飛行器與地面之間的氣囊受到壓迫而發(fā)生變形，在飛行器壓迫氣囊的同時，氣囊對于飛行器的反作用力，使得飛行器獲得與下降速度方向相反的加速度，從而使下降速度變小，這個過程基本符合虎克定理，飛行器下降運動的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闅饽覂?nèi)部氣體的壓縮勢能。但當(dāng)飛行器下降運動的速度由于緩沖作用減小到為零時，氣囊將會出現(xiàn)反彈，對飛行器產(chǎn)生向上的作用力，將內(nèi)部氣體的勢能轉(zhuǎn)變?yōu)轱w行器的動能，使飛行器向上躍起，躍起的飛行器達到最高點后，在重力的作用下再次砸向地面，此時，如果飛行器姿態(tài)改變，未能以氣囊直接撞擊地面，將會出現(xiàn)嚴(yán)重的損傷。一般采用的措施是在氣囊上設(shè)置排放氣體的爆破口，當(dāng)飛行器經(jīng)過緩沖，下降速度減小到零之前，利用被壓縮后升高的氣體壓力，使氣囊的爆破口破裂，將氣囊內(nèi)部的氣體壓縮勢能以排放氣體的形式進行釋放，以避免氣囊反彈。雖然采用了這種措施后避免了反彈現(xiàn)象的出現(xiàn)，但破裂以后的氣囊的緩沖作用會迅速消失，此時飛行器仍有一定的下降速度，加上離地面尚還有一定的高度，由于重力的作用下降速度會繼續(xù)增大，這樣在與地面接觸時仍有可能對飛行器產(chǎn)生一定的損傷，這就是一般氣囊不能完全實現(xiàn)理想緩沖的原因。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種無人飛行器傘降回收時的著陸緩沖裝置，通過改變氣囊結(jié)構(gòu)的方式，進一步提高氣囊緩沖的效率。本發(fā)明是無人機專項技術(shù)研究基金資助的項目NZ2012018《新結(jié)構(gòu)緩沖氣囊的研究》。
[0004]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種無人飛行器傘降回收時的著陸緩沖裝置，包括安裝固定在無人飛行器下方的氣囊，氣囊設(shè)有充氣口，充氣口與飛行器上設(shè)置的遙控充氣設(shè)備連接，其特征在于:在每個主氣囊旁增設(shè)一個副氣囊，副氣囊與主氣囊連通，連通口處由易爆膜密封，主氣囊觸地前充滿氣體，主氣囊觸地時內(nèi)部氣壓增大，通過破裂的連通口向副氣囊充氣，形成一個組合氣囊體，主氣囊和副氣囊中，至少在其中一個氣囊上設(shè)置排氣口，排氣口處亦由易爆膜密封，組合氣囊體內(nèi)壓力進一步增大時，排氣口破裂，向環(huán)境排放氣體；
[0005]如果連通口與排氣口的易爆膜采用同樣形式和材料，則排氣口的直徑應(yīng)小于連通口，以保證連通口先于排氣口破裂。
[0006]所說副氣囊的容積小于主氣囊。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點及顯著效果:本發(fā)明在現(xiàn)有單個氣囊緩沖裝置的基礎(chǔ)上，增加了一個副氣囊，能夠有效提高氣囊緩沖裝置的緩沖能力。當(dāng)飛行器進入傘降過程并達到穩(wěn)降狀態(tài)后，受地面遙控的充氣設(shè)備將主氣囊充滿氣體，此時副氣囊成折疊狀態(tài)。觸地時主氣囊受到擠壓并產(chǎn)生緩沖作用，內(nèi)部氣體因壓縮而壓力增大，增大的壓力到設(shè)定值時將主氣囊和副氣囊之間的連通爆破口薄膜吹破，主氣囊的部分氣體通過破裂的連通口流到副氣囊，使兩個氣囊連通合并成一個容積更大的氣囊體，副氣囊充滿后也受到機體和地面擠壓并產(chǎn)生緩沖作用，內(nèi)部氣體壓力增大，并將副氣囊排氣爆破口吹破，所有內(nèi)部氣體將排放到周圍環(huán)境中。飛行器在壓縮氣囊時受到反作用力而得以緩沖，經(jīng)過緩沖后下降速度已經(jīng)很小的飛行器接觸地面可安全著陸。在不增加氣體供給的情況下，用增加一個副氣囊的方式，讓主氣囊的排放氣體來充填副氣囊，由此來提升緩沖效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明氣囊緩沖裝置的總體外形示意圖；
[0009]圖2為本發(fā)明主氣囊的外形示意圖；
[0010]圖3為本發(fā)明副氣囊的外形示意圖；
[0011]圖4為本發(fā)明連通爆破口和排放爆破口的分解示意圖；
[0012]圖5為本發(fā)明主氣囊充氣示意圖；
[0013]圖6為本發(fā)明飛行器觸地后副氣囊充氣示意圖；
[0014]圖7為本發(fā)明副氣囊排放爆破口破裂過程示意圖。

【具體實施方式】
[0015]如圖1、2、3所示，主氣囊I和副氣囊2的外形為橫置圓柱形(也可以是長方體形或其它形體)。兩者可采用有密封涂層的紡織材料進行制造，工藝方式可以是縫紉加密封措施，也可以是膠合。主氣囊I上有進氣口 3。主氣囊I通過連通爆破口 5與副氣囊2連接，連接方式可以是縫紉加密封措施，也可以是膠合。當(dāng)連通爆破口 5破裂后，主氣囊I將會與副氣囊2連通，副氣囊2的體積應(yīng)小于主氣囊I。副氣囊2上設(shè)置排氣爆破口 4(圖1、3)，用于向外部排放氣體。排氣爆破口 4也可設(shè)置在主氣囊I上(圖2)，也可以在主、副氣囊上都設(shè)置排氣爆破口 4。不管排氣爆破口 4設(shè)置在哪一個氣囊上，均必須保證將主、副氣囊連通的爆破口 5破裂在先，排氣爆破口 4破裂在后。如果連通口與排氣口的易爆膜采用同樣形式和材料，可采取排氣爆破口 4的直徑小于連通爆破口 5的直徑來實現(xiàn)。
[0016]連通爆破口 5或排氣爆破口 4的結(jié)構(gòu)與功能是相同的，當(dāng)爆破口孔口上薄膜兩邊的壓力差達到一定值，薄膜即會破裂。爆破口的分解狀態(tài)如圖4所示。孔口 4、5上覆蓋薄膜7作為密封，薄膜7的材料可以是軟質(zhì)工程塑料或軟橡膠。薄膜7 —般采用膠合方式覆蓋在孔口 4、5上，必要時在亦可采用縫紉方式并加膠密封。孔口 4、5直接由氣囊囊體材料制成，形狀為圓形(長條形也可)。
[0017]如圖5、6、7所示實施例，氣囊緩沖裝置布置在無人飛行器9的下方，根據(jù)使用要求可布置I套或多套氣囊，實施例是2套氣囊對稱縱列布置的方案。排氣爆破口 4布置在副氣囊2上，主氣囊I上不設(shè)爆破口。當(dāng)飛行器9進入到降落傘下降過程時，主氣囊I開始充氣并充滿成形(氣囊內(nèi)部的氣體介質(zhì)可以是由壓縮貯氣裝置提供的氣體、化學(xué)氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣體、干冰升華的二氧化碳氣體或氣泵風(fēng)扇提供的氣體)，副氣囊2成折疊狀態(tài)(如圖5所示)。當(dāng)飛行器9接近地面，主氣囊I接觸地面受壓，氣囊體積變小，內(nèi)部壓力增大。當(dāng)主氣囊I內(nèi)部壓力達到一定值時，連通爆破口 5破裂，主氣囊I中的部分氣體通過連接爆破口 5進入副氣囊2，并使副氣囊2充滿成形(如圖6所示)，形成一個更大的氣囊體。當(dāng)飛行器9繼續(xù)下降壓迫氣囊，副氣囊內(nèi)部的氣體壓力再次增大并達到一定值時，排放爆破口 4破裂，氣囊內(nèi)的氣體通過排放爆破口 4排放到周圍環(huán)境中，氣囊的緩沖效果也逐漸消失，經(jīng)過緩沖后下降速度已經(jīng)很小的飛行器接觸地面而安全著陸(如圖7所示)。
【權(quán)利要求】
1.一種無人飛行器傘降回收時的著陸緩沖裝置，包括安裝固定在無人飛行器下方的氣囊，氣囊設(shè)有充氣口，充氣口與飛行器上設(shè)置的遙控充氣設(shè)備連接，其特征在于:在每個主氣囊旁增設(shè)一個副氣囊，副氣囊與主氣囊連通，連通口處由易爆膜密封，主氣囊觸地前充滿氣體，主氣囊觸地時內(nèi)部氣壓增大，通過破裂的連通口向副氣囊充氣，形成一個組合氣囊體，主氣囊和副氣囊中，至少在其中一個氣囊上設(shè)置排氣口，排氣口處亦由易爆膜密封，組合氣囊體內(nèi)壓力進一步增大時，排氣口破裂，向環(huán)境排放氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人飛行器傘降回收時的著陸緩沖裝置，其特征在于:如果連通口與排氣口的易爆膜采用同樣形式和材料，則排氣口的直徑應(yīng)小于連通口，以保證連通口先于排氣口破裂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無人飛行器傘降回收時的著陸緩沖裝置，其特征在于:副氣囊的容積小于主氣囊。
【文檔編號】B64C25/56GK104401499SQ201410685736
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】邵志建, 侯大軍, 劉琴, 劉志擴 申請人:南京航空航天大學(xué)