一种太空电梯安全缓降装置的制作方法

本发明涉及太空电梯技术领域，尤其是涉及一种太空电梯安全缓降装置。

背景技术：

航天器的回收和发射一样充满挑战，航天器的回收和着陆技术也是航天技术的重要组成部分，航天器的回收可以选择陆地降落、海面溅落或在空中用飞机直接钩取等3种方式,因此相应有陆上回收系统、海上回收系统和空中回收系统。各种着陆系统都必须设计有降速减速装置，也即是减速伞、降落伞，是阻力伞设计，开伞马赫数小于0.8.着陆速度不大于0.8m/s,降落伞系统能承受180天飞行环境。按系统所采用的减速装置分为降落伞着陆系统.降落伞-缓冲火箭着陆系统和降落伞-缓冲气囊着陆系统，来保证航天器安全软着陆。

航天器脱离原来的运行轨道进入地球大气层，并在地面安全着陆的技术，是利用地球对物体的吸引力，靠重力作用自由落体，当达到地球进表面214km时利用自身带的降落伞分离，打开来降速缓冲，缺点速度不可控，方向不可控，着陆精度差。航天器在大气层快速下落过程中和大气体摩擦，产生高热高温危及航天器、人员和货物安全。另一种是宇宙飞船，返回地球时当依靠地球引力进入大气层后靠自身动力恢复飞行姿态,最后像飞机一样在专用的飞机跑道降落，缺点是需要携带充足的能源来维持起飞、太空飞行、地球表面着陆，进入大气层同样要承受高速高摩擦高热对航天器的考验。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种太空电梯安全缓降装置。

为实现上述目的，本发明采用以下内容：

一种太空电梯安全缓降装置，包括：太空电梯轨道、太空电梯升降仓和缓降装置；在所述太空电梯轨道的上端侧面设置太空电梯升降仓；在所述太空电梯升降仓底端的太空电梯轨道上设置缓降装置，且太空电梯升降仓和缓降装置之间通过连接座连接；

所述缓降装置包括主伞和副伞；所述主伞设置在太空电梯升降仓底端的太空电梯轨道上，且太空电梯升降仓与主伞之间通过连接座连接；在所述主伞的下端设置副伞。

优选的是，所述主伞包括导向滑套、开度限制杆、液压油缸、轨道导向轮、支撑架和主承力架；在所述太空电梯轨道的侧面设置有导向滑套；在所述导向滑套的前侧设置开度限制杆；在所述开度限制杆的前端设置液压油缸；在所述液压油缸的上端设置主承力架，下端设置支撑架；所述主承力架和支撑架的一端相交，另一端的末端均设置有轨道导向轮，且轨道导向轮设置在太空电梯轨道上；在所述轨道导向轮上设置液压锁紧碟片；所述主承力架通过连接座与太空电梯升降仓连接。

优选的是，所述支撑架和主承力架之间通过铰环连接。

优选的是，所述液压油缸和主承力架之间通过铰环连接；所述液压油缸和支撑架之间通过铰环连接。

优选的是，所述导向滑套、开度限制杆、液压油缸、主伞和副伞均有四个，且分别设置在太空电梯轨道的前后左右的四个方向上。

优选的是，所述主伞打开的有效直径可以根据太空电梯升降仓及货物重量的大小来设定。

优选的是，所述轨道导向轮和太空电梯轨道的摩擦系数为0.3。

优选的是，所述液压油缸和液压锁紧碟片之间通过液压油路连接。

本发明具有以下优点：

本装置设计合理，操作便利，制造成本低，工作效率高，通过在太空电梯升降仓的底端设置主伞和副伞，当太空电梯升降仓下降时可以起到减速的效果，保护太空电梯升降仓的安全；同时此技术还适合应用于现有的摩天大楼，可作为逃生楼梯，帮助被困者快速逃出大楼，因此便于大规模的推广应用此技术。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明的一种太空电梯安全缓降装置结构示意图。

图2是本发明一种太空电梯安全缓降装置的剖视图。

图3是本发明一种太空电梯安全缓降装置的俯视图。

图4是本发明的工作原理现有应用。

图中，各附图标记为：

1-太空电梯轨道，2-太空电梯升降仓，3-主伞，31-导向滑套，32-开度限制杆，33-液压油缸，34-轨道导向轮，35-支撑架，36-主承力架，4-副伞，5-连接座。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1至3所示，一种太空电梯安全缓降装置包括：太空电梯轨道1、太空电梯升降仓2和缓降装置；在太空电梯轨道1的上端侧面设置太空电梯升降仓2；在太空电梯升降仓2底端的太空电梯轨道1上设置缓降装置，且太空电梯升降仓2和缓降装置之间通过连接座5连接；

所述缓降装置包括主伞3和副伞4；所述主伞3设置在太空电梯升降仓2底端的太空电梯轨道1上，且太空电梯升降仓2与主伞3之间通过连接座5连接，并且在主伞3的下端设置副伞4。

进一步地，所述主伞3包括导向滑套31、开度限制杆32、液压油缸33、轨道导向轮34、支撑架35和主承力架36；在太空电梯轨道1的侧面设置有导向滑套31，在导向滑套31的前侧设置开度限制杆32，在开度限制杆32的前端设置液压油缸33，在液压油缸33的上端设置主承力架36，下端设置支撑架35；所述主承力架36通过连接座5与太空电梯升降仓2连接，主承力架36和支撑架35的一端相交，另一端的末端均设置有轨道导向轮34，且轨道导向轮34设置在太空电梯轨道1上，并且在轨道导向轮34上设置液压锁紧碟片；同时副伞4和主伞3的打开方式类似，结构也类似。

本装置的缓降装置设计分为两部分，主伞3(主翅)和副伞4(副翅)，主伞3承接在太空电梯升降仓2下部，可以固连在太空电梯升降舱2底部随太空电梯升降舱2一起上下运行，也可以设计为分体式，当太空电梯升降舱2降落回收时再进行连接。副伞4设计在主伞3下面其目的是为了增加伞的面积调节降速能力，为未来太空电梯升降舱2承运更多货物提供更大空间，可以依据速度大小需要、货物重量多少，调节伞的开度大小，达到安全合适满意的速度。在缓降装置轨道底部的轨道导向轮34处，特别设计液压收紧和释放装置，当开始下降和需要降速时，调节轨道导向轮34对于太空电梯轨道1的附着力，以此增加对太空电梯轨道1的摩擦力，同时通过橡胶轮胎所带的液压锁紧碟片装置(原理就如行驶中的汽车刹车制动一样)，依据需要减速制动，减小轨道导向轮34转速，这样完全可以达到理想安全的降速效果。

进一步地，所述支撑架35和主承力架36之间通过铰环连接。

进一步地，所述液压油缸33和主承力架36之间通过铰环连接；所述液压油缸33和支撑架35之间通过铰环连接。

进一步地，所述导向滑套31、开度限制杆32、液压油缸33、主伞3和副伞4均有四个，且分别设置在太空电梯轨道1的前后左右的四个方向上。

进一步地，所述主伞3打开的有效直径可以根据太空电梯升降仓2及货物重量的大小来设定。

进一步地，所述轨道导向轮34和太空电梯轨道1的摩擦系数为0.3。

进一步地，多个液压油缸33之间和多个液压锁紧碟片之间通过液压油路连通。

太空电梯升降仓2在降落时，依靠自身重力通过连接座5给缓降装置向下一个力，通过杠杆原理，伞会打开同时液压油缸33会将部分液压油传输给轨道导向轮的碟刹液压系统，轨道导向轮34变成制动状态，转动摩擦力变大，由于伞装置的打开，空气阻力增大，下行速度会减慢，同时由于空气给伞面以向上抬的作用力，通过主承力架36传递到a点，此时轨道导向轮34更紧的压在轨道上，摩擦力会增加，从而再次起到减速的作用。由原理图分析得出，上部太空电梯升降仓2越重、在大气层中相对气体流速越大，对于a点传递的压紧力和液压油缸33接收的力就越大，那么产生的降速作用就越大。

整个减速装置的导向是由c处的导向滑套31来承担的，它还可以依据需要调节四组液压油缸33相对于太空电梯轨道1的距离,这样就可以依据需要调节伞的展开和合紧时的开度大小，依据承载货物的多少，伞的最大开度来调节。安全分析：设定太空电梯升降舱2及货物质量g:2000kg，太空轨道直径d:2m，主伞打开有效直径d:20m，轨道导向轮胎和轨道摩擦系数0.3(汽车轮胎对于柏油马路面摩擦系数0.6—0.8)轨道导向轮34自带液压自锁减速装置，(常规人员跳伞到达地面速度6m/s，对空速度小于2.5马赫，风阻力f＝k.s.v//k风阻系数2.937//s伞的有效面积/n时下降速度)暂且不考虑特别设计的导向橡胶轮胎减速制动效果,来计算承接在太空轨道升降仓下部的主伞3对于太空电梯升降舱2的减速效果。

本装置设计的液压系统液压油缸是用于自主调节降速的，通过液压油缸33一路将液压油传给8个轨道导向轮34上的液压锁紧碟片系统，通过液压锁紧碟片来调节轨道导向轮34的转速，从而也达到降速目的。另一路传给b点的锁紧液压油缸33、使得底部4个轨道导向轮34紧紧压在太空电梯轨道1上,起到刹车的作用，该路系统同时在太空电梯升降仓2里设计有手动液压泵,用于锁紧停止释放，启动时手动操作。当接近基地表面时通过手动制动装置，可以安全实现减速到零的软着陆。

如图4所示：在地球土地资源有限的大环境下，楼房是越盖越高，摩天大楼越来愈多，当发生火灾等紧急情况下，顶部人员逃生问题一直困扰着人们，该缓降装置可以利用于摩天大楼紧急逃生舱使用，工作原理类似于太空升降仓在轨道上下行着陆情况。需要依据楼层高度设计到紧急逃生舱的临时安全逃生通道,低楼层人员可以沿着建筑物内设计的紧急逃生楼梯尽快逃离危险区域。

当发生火灾或有危险需要高层人员尽快撤离时，可沿着紧急逃生通道，尽快安步骤进入逃生舱，逃生舱限定人数请勿超载，人员进入固定座位后，即可释放逃生舱沿着逃生舱安全轨道缓慢滑到地表面，然后迅速逃离到安全区域。逃生舱的重复使用，可通过轨道内的安全钢丝揽绳将逃生舱和缓降装置提升到指定位置再次使用。为了超高层工作人员紧急时候能熟练逃生，应定期训练演练模拟逃生演习。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。