一种高空坠物的平衡与缓冲装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高空坠物的平衡与缓冲装置。设有一测距装置(1)，并在一平台(2)上设有倾斜角感知器(3)和液压调节器(4)，液压调节器(4)经多个软油管(5)连接多个液压油缸(6)形成封闭油路，液压油缸(6)内的活塞(7)连接支撑柱(8)，支撑柱(8)伸出液压油缸(6)外；还设有起缓冲作用的第一气囊装置(11)，在支撑柱(8)的下端设有信号发生器(9)，信号控制装置(10)与第一气囊装置(11)、倾斜角感知器(3)和信号发生器(9)连接。本发明对于高空坠物具有非常好的缓冲与平衡作用，避免了坠物在落地后的倾倒或翻滚。
【专利说明】
一种高空坠物的平衡与缓冲装置
技术领域
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[0001]本发明涉及一种平衡与缓冲装置，特别涉及一种对高空坠落物体在接触地面的瞬间的缓冲装置，同时还具有避免物体倾斜或倾倒翻滚的平衡作用。
【背景技术】
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[0002]随着航空航天工业进入高速发展时期，大量的民用、军用飞机得到普遍的使用，特别是随着低空空域的开放，大量的通用飞机将会得到使用，并且随着技术的进步与民用化，航天领域亦有民间企业进入，例如太空旅游已经实现。但随着大量的各类飞行器的使用，发生坠毁事故的概率也相应增加，为减少高空坠落对人员及物体造成的损伤，在各类飞行器上安装抗坠毁装置就十分必要。实际上，目前抗坠毁装置很多，更本质上讲已有技术中的所谓的抗坠毁装置一般是在坠落物体的下方设有一个缓冲装置，例如一个大型的气囊，如飞机在空投大型物体(如汽车、装甲车、大型包裹等)时就设有一个大型气囊装置，以达到吸收撞击能量和缓冲作用，或有其它的吸收能量装置(如弹性材料制备的框架装置等)，但上述的能量吸收装置基本属于被动式吸收能量，减缓冲击力。在实际高空重物坠落过程中，如失事的小型飞行器或空投的较精密的物品或返回地面的航天器等，不仅要考虑坠落时撞击力问题，还有一同样重要问题是防止落地时的倾覆或侧向翻滚，特别是当落地地点表面不平时，更易发生物体的倾斜，其不仅会使预装的缓冲装置不能有效地发挥作用，且倾斜导致可能出现的翻滚还可能造成人员的重大伤亡或物体损坏。因此，如何解决高空坠物在落地瞬间的平稳问题就非常重要，如果考虑高空坠物落地瞬间的运动及运动趋势，则提出一个有趣的问题，即减少坠物对地面的撞击和使坠物平衡谁更重要？这对设计是有意义的。
【发明内容】
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[0003]本发明的发明目的是公开一种避免高空坠物的损坏或人员伤亡特别有效的平衡与缓冲装置。
[0004]实现本发明的技术解决方案如下:设有一测距装置，并在一平台上设有倾斜角感知器和液压调节器，液压调节器经多个软油管连接多个液压油缸形成封闭油路，液压油缸内的活塞连接支撑柱，支撑柱伸出液压油缸外；还设有起缓冲作用的第一气囊装置，在支撑柱的下端设有信号发生器，信号控制装置与第一气囊装置、倾斜角感知器和信号发生器连接。
[0005]所述的第一气囊装置有至少两个独立的气囊，且该气囊由具有良好展性的材料制备，且每个气囊有至少两个具有不同的气体量的气体发生器，每个气体发生器与信号控制装置连接。
[0006]所述的液压油缸为三个或四个，呈三角形或矩形布局。
[0007]还设有第二气囊装置，第二气囊装置由三个或四个气囊构成，每个气囊均分别设置在液压油缸的外侧。
[0008]所述的第二气囊装置的每个气囊且设有至少二个气体发生器，并均独立与信号控制装置连接。
[0009]所述的测距装置为激光测距装置，其设有多个激光收发单元器件，或测距装置为无线电波测距装置。
[0010]本发明所涉及的高空坠物的平衡与缓冲装置，设计是对高空坠物的过程进行了充分的分析和测算，首先是对坠物的空中姿态和即将落地的地表面进行测量、计算，然后利用第一气囊装置进行缓冲，之后利用液压调节器和与其连接的液压油缸对坠物落地后进行第一次平衡，最后依据各种信号，利用第二气囊装置对坠物落地后进行第二次平衡，当然上述的第一气囊装置也具有平衡作用，同时第二气囊装置和液压油缸亦具有一定的缓冲作用。因此，本发明对于高空坠物具有非常好的缓冲与平衡作用，避免了坠物在落地后的倾倒或翻滚。
【附图说明】
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[0011]图1为本发明的技术方案的示意图。
【具体实施方式】
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[0012]本发明的【具体实施方式】将从各方面对本发明作一详细描述，需说明的是实施方式是为便于解释或理解本发明，不应视为是对本发明的权利要求保护范围的限制。
[0013]请参见图1，本发明的具体实施例如下:设有一测距装置1，并在一平台2上设有倾斜角感知器3和液压调节器4，液压调节器4经多个软油管5连接多个液压油缸6形成封闭油路，液压油缸6内的活塞7连接支撑柱8，支撑柱8伸出液压油缸6外，坠物落地时，支撑柱8与地面接触，并通过对活塞7的位移将油压通过液压调节器4传递给其它的液压油缸6以驱动其它液压油缸6的支撑柱8位移；还设有起缓冲作用的第一气囊装置11，在支撑柱8的下端设有信号发生器9，信号控制装置10与第一气囊装置11、倾斜角感知器3和信号发生器9连接。物体从高空坠落时，除出现飞行故障的飞机外，一般是有控的坠落，如空投的整体设备或返回式的返回舱，其一般的降落速度小于10米/秒(受降落伞控制)，坠落物一般是高价值或还有人员，因此当坠落物在不平坦地面时很容易倾倒或翻滚，这会造成物品损坏或人员伤亡。在上述的物体坠落时，一般有一可预计或设定的物体的迎地面(即降落伞的相对面)，因此上述的平台2可以是单独设置或为上述物体的迎地表面，当坠落物降落至离地一段距离时，上述的测距装置I对将要落地的地表面进行多点测量，通过信号控制装置10对多点间距进行比较和计算，则可得到地表面的不平坦度的信息，以便启动后继的机构动作，由于坠落物在坠落过程中受风的作用或其它可能的原因，坠落物的迎地表面与地表面不是平行状态，则上述的测距存在误差，这时上述的倾斜角感知器3可测出坠落物或坠落物与迎地表面与地面之间的夹角以修正上述的多点测量距离后，再发出正确的信息，当信号控制装置10得到正确的地面信息后，启动第一气囊装置11，该第一气囊装置11有至少两个独立的气囊，且该气囊由具有良好展性的材料制备，如展性好的橡胶薄膜材料，这样与地面接触时有更好的地形适应性，且每一个第一气囊的展开宽度应为所在位置的物体的宽度的一半以上，所述的每个第一气囊有至少两个具有不同的气体量的气体发生器，每个气体发生器与信号控制装置10连接，依据地面平坦度的信息，信号控制装置10控制启动一个或两个气体发生器，即不同的第一气囊可能出现气体量相同(如地面平坦)或气体量不相同(如地面不平坦)，上述的倾斜角感知器3和信号控制装置10为已有技术，具体选择可视情况而定，不再详述。第一气囊装置11的多个气囊主要作用是先行吸收一部分撞击能量和对不平坦地面的初步适应，如气体量大的第一气囊先触地并相对可选进行初步的平衡作用；当坠落物继续向地面撞击时，所述的多个液压油缸6的支撑柱8中的一个会先接触地面，当支撑柱8受到压力向液压油缸6内位移时，液压油经软油管5和液压调节器4形成的封闭油路将压力传递给其它的液压油缸，驱动其它的支撑柱向液压油缸外位移，当多个支撑柱8均受到压力后，最终液压油的压力确定后，则多个支撑柱8不再位移，当将上述的液压调节器4和连接的多个液压油缸6设置在坠物的预计撞击地面表面，如直升机或低速飞行器的下表面或空投物与降落伞相对的一表面，则按上述支撑柱8的位移后稳定，则各支撑柱8会随地面的高低起伏或坡度而伸出各自液压油缸6的长度不同而起到支撑物体的作用，最终调整了坠落物的平移性。上述的液压调节器4实质上的主要作用就是提供一个可供各液压油缸6的液压油实现相互连通和实现油路封闭的作用，这可视为已有技术且有多种技术选择，在本实施例中不作详细的论述和限定，或可选本
【申请人】的在先设计(中国专利申请，申请号为201310315390.7)所记载的技术方案。
[0014]上述的技术方案已可初步完成高空瞬间的平衡问题，并且液压油在油路中的反复的压力平衡过程本身就是一个吸收撞击能量或缓冲的过程，但上述技术方案中，由于支撑柱8不可能制备为很大的直径，因此支撑柱8对地面的支撑可视为接近点支撑，当坠落物体积较大或相对形状有较大的不对称性时，则会存在物体重心偏置的问题，则上述的支撑柱8的支撑面就显不足，物体还是会存在向重心所处方向翻转的趋势，为此对上述的技术方案作了进一步的改善；在上述的支撑柱8的下端设有信号发生器9，且信号发生器9与信号控制装置10连接，信号控制装置10还与第二气囊12连接，第二气囊12由三或四个气囊构成，每个气囊均设置在液压油缸6的外侧，当前述的支撑柱8与地面接触的瞬间，信号发生器9产生一个信号并传递给信号控制电路，如果地面不平坦或有一定斜坡，则多个支撑柱8下端设置的多个信号发生器9产生多个不同时间的信号序列，该信号序列意味着支撑柱8伸出液压油缸6的长度的序列，最后产生信号的支撑柱8伸出液压油缸6的长度最长，即该支撑柱8位于地面的最低处，当信号控制装置10确认了位于地面的最低处的支撑柱8后，则给位于该支撑柱8的第二气囊12—个启动信号，气囊弹出并与地面接触，则该气囊给予位于地面的最低处的支撑柱8 —个附加的支撑力，更为重要的是增加了该位置的支撑面积，特别是当地面为斜坡时，该气囊提供的附加支撑力与增加的支撑面积具有重要的平衡作用，则使高空坠物达到更好的落地后的平稳状态。
[0015]为使高空坠物达到更佳的平稳状态，上述的第二气囊12设有至少两个气体发生器并均独立与信号控制装置10连接，气体发生器可以使用常规的气体发生器，例如由火工品构成的气体发生器，其反应时间非常快，可以低于毫秒量级，远快于液压装置的压力传递与振荡时间，上述的不同的气体发生器具有不同的气体量，且各个气体发生器与信号控制装置10独立连接，当地面不平时甚至地面有坑并且正好有一支撑柱8位于坑内，该支撑柱8给出的信号过晚则意味着该位置过于不平，或可能出现该支撑柱8位于坑内时其支撑柱不与地面接触而无信号产生，这时信号控制装置10接收到过晚达到的信号或没有接到触地信号，则启动气体量最大的气体发生器或同时启动两个或多个气体发生器，以增加或补充对坠物的支撑，以避免出现无支撑柱支撑时出现的倾倒或翻滚的可能。一般而言，上述的液压油缸6为三个或四个，呈三角形或矩形布局，具体设置可视坠物的形状再确定，当然液压油缸6可多于四个，同时第二气囊12为三个或四个，每个第二气囊12设置在液压油缸6的外侧，上述的三角形或矩形为支撑柱构成的支撑面，一般情况下上述的支撑面愈大则物体愈平移，特别是对异形的坠物，而气囊设置在液压油缸6的外侧是指位于上述的三角形或矩形之外，则可使上述的三角形或矩形面积增加而提高坠物的平移性；上述的测距装置I为激光测距装置，其设有多个激光收发单元器件，或测距装置I为无线电波测距装置。
[0016]实质上本发明是在对坠物的坠落速度(一般小于1m/秒)、液压系统的压力传递和机构运动时间(一般大于10毫秒量级)、气囊中气体发生器的反应时间(可控制在毫秒或低于毫秒量级)和测距装置I的最短距离如几米或10米左右的测量时间的精确选择而作出的设计，反复作了多种试验得到很好的技术效果，特别适用于低速飞行器或高空空投物或航天领域的返回舱使用，实际上本发明的多个气囊不仅具有上述的技术效果，如果在高空坠物的液压油缸6上设有多个对水敏感的感知器并与信号控制装置10连接，可同时弹出多个气囊，将坠物浮出水面，以随时打捞或为救出人员创造出宝贵的救生时间。
【主权项】
1.一种高空坠物的平衡与缓冲装置，其特征在于设有一测距装置(I)，并在一平台(2)上设有倾斜角感知器(3)和液压调节器(4)，液压调节器(4)经多个软油管(5)连接多个液压油缸(6)形成封闭油路，液压油缸(6)内的活塞(7)连接支撑柱(8)，支撑柱⑶伸出液压油缸(6)外；还设有起缓冲作用的第一气囊装置(11)，在支撑柱(8)的下端设有信号发生器(9)，信号控制装置(10)与第一气囊装置(11)、倾斜角感知器(3)和信号发生器(9)连接。2.按权利要求1所述的高空坠物的平衡与缓冲装置，其特征在于所述的第一气囊装置(11)有至少两个独立的气囊，且该气囊由具有良好展性的材料制备，且每个气囊有至少两个具有不同的气体量的气体发生器，每个气体发生器与信号控制装置(10)连接。3.按权利要求1所述的高空坠物的平衡与缓冲装置，其特征在于所述的液压油缸(6)为三个或四个，呈三角形或矩形布局。4.按权利要求1或2或3所述的高空坠物的平衡与缓冲装置，其特征在于还设有第二气囊装置(12)，第二气囊装置(12)由三个或四个气囊构成，每个气囊均分别设置在液压油缸(6)的外侧。5.按权利要求4所述的高空坠物的平衡与缓冲装置，其特征在于所述的第二气囊装置(12)的每个气囊且设有至少二个气体发生器，并均独立与信号控制装置连接(10)。6.按权利要求4所述的高空坠物的平衡与缓冲装置，其特征在于所述的测距装置(I)为激光测距装置，其设有多个激光收发单元器件，或测距装置(I)为无线电波测距装置。
【文档编号】B64C25/60GK105882945SQ201510005850
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月7日
【发明人】杨黎明, 赵恒义, 王礼立, 余同希
【申请人】宁波大学