[發(fā)明專利]用于精確空投的氣動肌肉傘帶可變形降落傘

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010590741.1
• 申請日: 2010-12-07
• 公開（公告）號: CN102069911A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 王斌銳;金英連;謝原
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: B64D17/02
• 分類號: B64D17/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發(fā)明涉及一種降落傘，尤其涉及一種氣動肌肉傘帶可變形降落傘。

背景技術

降落傘主要由傘衣、引導傘、傘繩、開傘部件和傘包等組成。在空投時，降落點的位置取決于空投出的降落傘的運行軌跡以及風速、風向等環(huán)境因素?？胀妒茱L的影響很大，通?？胀哆\輸機的飛行高度要低于660米，否則空投的補給就會像天女散花一般散落在各處，但飛行高度太低，又會被地面防空擊落的危險。

傳統(tǒng)空投作業(yè)采用彈道式圓形傘系統(tǒng)，投放后，由于無可主動變形裝置，無法進行操縱。近年來精確空投系統(tǒng)得到了廣泛的研究。精確空投系統(tǒng)的目標是提供迅速、準確、低成本的空投。目前實現(xiàn)精確空投的方法分為兩種：投前精確模型預測、規(guī)劃和計算(如美國的PADS系統(tǒng))，和投后主動調節(jié)位姿方式(即制導與控制空投系統(tǒng)，包含制導、導航、控制電子元件以及軟件，風探測器，以及機電式作動器，如美國的AGAS系統(tǒng)，GDS系統(tǒng))。前者根據(jù)載荷重量、環(huán)境大氣測量值、風速信息和精確的空投動力學模型，計算復雜。另外由于數(shù)據(jù)是投前獲取的，與實際數(shù)據(jù)有誤差，所以精度會有變化。后者，需要作動器，如電機、螺旋槳發(fā)動機、慣性制導作動裝置等，可實現(xiàn)遠距離飛行。

常見的投后主動調節(jié)裝置普遍都很復雜，成本高，重量大，所需的能耗大。低成本、高效率實現(xiàn)降落軌跡主動調節(jié)的研究重點集中在了可變長度傘繩和可變形傘衣兩方面。

美國的RAD(小型可操縱空氣沖壓)漏斗形降落傘，在接近預定高度時，會釋放一個大的引導傘，接著又抽出一個或多個大的傳統(tǒng)的圓形回收傘，具有縮短空投時間的優(yōu)點，但需要多個傘。

美國研究利用形狀記憶合金絲來制作傘繩，利用給形狀記憶合金絲加熱來改變傘繩的長度，從而來調節(jié)降落軌跡。但由于合金絲變形速度慢，此方法需用于高空空投，以便給形狀記憶合金絲加熱和冷去留有足夠的時間。氣動肌肉是一種新型的驅動器，具有動作快，功率/重量比高等優(yōu)點，目前正在被研究用于可變長度傘繩。

目前投后主動調節(jié)位姿的精確空投系統(tǒng)復雜，成本高，精度不高。實驗得知，在3000米高度，投放精度為100米左右，存在的缺點有：

采用的作動器，如電機、螺旋槳發(fā)動機等，能耗大，重量沉，成本高；

采用的調節(jié)方法調節(jié)量有限，如AGAS采用氣動肌肉調節(jié)傘繩長度，對傘衣進行間接的變形調節(jié)，調節(jié)量有限；

采用的調節(jié)方法復雜，如RAD需要采用多個不同的傘，操作復雜；偏重于對降落姿態(tài)的控制，對降落速度的控制考慮較少。

我國的專利檢索還沒有發(fā)現(xiàn)有相關的專利，美國的AGAS(《期刊》)介紹了利用氣動肌肉傘繩的降落傘裝置，通過主動伸長或縮短傘繩，利用降落傘系留點與空投裝備重心的相對關系控制裝備的下降姿態(tài)。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供了一種低功耗、低成本、結構簡單的傘帶可調節(jié)的可變形降落傘，該降落傘可實現(xiàn)降落速度和落點的調節(jié)。

本發(fā)明解決技術問題所采取的技術方案為：

本發(fā)明包括可變形的傘衣、高壓氣囊、氣動肌肉、電磁閥、電源、傘繩、掛物平臺、GPS模塊、風速傳感器、速度傳感器、驅動器和控制單元。

半球面狀的傘衣邊沿處與多根傘繩的一端連接，多根傘繩的另一端均與掛物平臺連接，傘衣內表面布置有傘帶網，所述的傘帶網由多根沿半球面狀傘衣的經線和緯線方向上的傘帶組成，經線上的傘帶有6～10根，經線上的傘帶呈均勻分布，緯線上的傘帶有3～8根，經線上的傘帶與緯線上的傘帶交接處設置有固定在傘衣上的傘帶連接件，傘帶連接件將經線上的傘帶和緯線上的傘帶分為多段傘帶段，每段傘帶段上串接有調節(jié)傘帶長度的氣動肌肉，該氣動肌肉是一種采用不對稱壁厚橡膠管結構的特殊氣動肌肉，氣動肌肉的氣體出入端與電磁閥的氣體輸出端連接，電磁閥的氣體輸入端與高壓氣囊連通；驅動器輸出端與電磁閥的驅動端連接，驅動器輸入端與控制單元的信號輸出端連接；用于降落傘定位的GPS模塊輸出端連接至控制單元的信號輸入端，測量當前風速的風速傳感器和測量降落傘降落速度的速度傳感器分別與控制單元的信號輸入端連接；電源為驅動器和控制單元供電。