一種高空墜物的平衡與緩沖裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高空墜物的平衡與緩沖裝置。設(shè)有一測距裝置(1)，并在一平臺(2)上設(shè)有傾斜角感知器(3)和液壓調(diào)節(jié)器(4)，液壓調(diào)節(jié)器(4)經(jīng)多個軟油管(5)連接多個液壓油缸(6)形成封閉油路，液壓油缸(6)內(nèi)的活塞(7)連接支撐柱(8)，支撐柱(8)伸出液壓油缸(6)外；還設(shè)有起緩沖作用的第一氣囊裝置(11)，在支撐柱(8)的下端設(shè)有信號發(fā)生器(9)，信號控制裝置(10)與第一氣囊裝置(11)、傾斜角感知器(3)和信號發(fā)生器(9)連接。本發(fā)明對于高空墜物具有非常好的緩沖與平衡作用，避免了墜物在落地后的傾倒或翻滾。
【專利說明】
一種高空墜物的平衡與緩沖裝置
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及一種平衡與緩沖裝置，特別涉及一種對高空墜落物體在接觸地面的瞬間的緩沖裝置，同時還具有避免物體傾斜或傾倒翻滾的平衡作用。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著航空航天工業(yè)進入高速發(fā)展時期，大量的民用、軍用飛機得到普遍的使用，特別是隨著低空空域的開放，大量的通用飛機將會得到使用，并且隨著技術(shù)的進步與民用化，航天領(lǐng)域亦有民間企業(yè)進入，例如太空旅游已經(jīng)實現(xiàn)。但隨著大量的各類飛行器的使用，發(fā)生墜毀事故的概率也相應(yīng)增加，為減少高空墜落對人員及物體造成的損傷，在各類飛行器上安裝抗墜毀裝置就十分必要。實際上，目前抗墜毀裝置很多，更本質(zhì)上講已有技術(shù)中的所謂的抗墜毀裝置一般是在墜落物體的下方設(shè)有一個緩沖裝置，例如一個大型的氣囊，如飛機在空投大型物體(如汽車、裝甲車、大型包裹等)時就設(shè)有一個大型氣囊裝置，以達到吸收撞擊能量和緩沖作用，或有其它的吸收能量裝置(如彈性材料制備的框架裝置等)，但上述的能量吸收裝置基本屬于被動式吸收能量，減緩沖擊力。在實際高空重物墜落過程中，如失事的小型飛行器或空投的較精密的物品或返回地面的航天器等，不僅要考慮墜落時撞擊力問題，還有一同樣重要問題是防止落地時的傾覆或側(cè)向翻滾，特別是當落地地點表面不平時，更易發(fā)生物體的傾斜，其不僅會使預(yù)裝的緩沖裝置不能有效地發(fā)揮作用，且傾斜導(dǎo)致可能出現(xiàn)的翻滾還可能造成人員的重大傷亡或物體損壞。因此，如何解決高空墜物在落地瞬間的平穩(wěn)問題就非常重要，如果考慮高空墜物落地瞬間的運動及運動趨勢，則提出一個有趣的問題，即減少墜物對地面的撞擊和使墜物平衡誰更重要？這對設(shè)計是有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的發(fā)明目的是公開一種避免高空墜物的損壞或人員傷亡特別有效的平衡與緩沖裝置。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:設(shè)有一測距裝置，并在一平臺上設(shè)有傾斜角感知器和液壓調(diào)節(jié)器，液壓調(diào)節(jié)器經(jīng)多個軟油管連接多個液壓油缸形成封閉油路，液壓油缸內(nèi)的活塞連接支撐柱，支撐柱伸出液壓油缸外；還設(shè)有起緩沖作用的第一氣囊裝置，在支撐柱的下端設(shè)有信號發(fā)生器，信號控制裝置與第一氣囊裝置、傾斜角感知器和信號發(fā)生器連接。
[0005]所述的第一氣囊裝置有至少兩個獨立的氣囊，且該氣囊由具有良好展性的材料制備，且每個氣囊有至少兩個具有不同的氣體量的氣體發(fā)生器，每個氣體發(fā)生器與信號控制裝置連接。
[0006]所述的液壓油缸為三個或四個，呈三角形或矩形布局。
[0007]還設(shè)有第二氣囊裝置，第二氣囊裝置由三個或四個氣囊構(gòu)成，每個氣囊均分別設(shè)置在液壓油缸的外側(cè)。
[0008]所述的第二氣囊裝置的每個氣囊且設(shè)有至少二個氣體發(fā)生器，并均獨立與信號控制裝置連接。
[0009]所述的測距裝置為激光測距裝置，其設(shè)有多個激光收發(fā)單元器件，或測距裝置為無線電波測距裝置。
[0010]本發(fā)明所涉及的高空墜物的平衡與緩沖裝置，設(shè)計是對高空墜物的過程進行了充分的分析和測算，首先是對墜物的空中姿態(tài)和即將落地的地表面進行測量、計算，然后利用第一氣囊裝置進行緩沖，之后利用液壓調(diào)節(jié)器和與其連接的液壓油缸對墜物落地后進行第一次平衡，最后依據(jù)各種信號，利用第二氣囊裝置對墜物落地后進行第二次平衡，當然上述的第一氣囊裝置也具有平衡作用，同時第二氣囊裝置和液壓油缸亦具有一定的緩沖作用。因此，本發(fā)明對于高空墜物具有非常好的緩沖與平衡作用，避免了墜物在落地后的傾倒或翻滾。
【附圖說明】
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[0011]圖1為本發(fā)明的技術(shù)方案的示意圖。
【具體實施方式】
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[0012]本發(fā)明的【具體實施方式】將從各方面對本發(fā)明作一詳細描述，需說明的是實施方式是為便于解釋或理解本發(fā)明，不應(yīng)視為是對本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍的限制。
[0013]請參見圖1，本發(fā)明的具體實施例如下:設(shè)有一測距裝置1，并在一平臺2上設(shè)有傾斜角感知器3和液壓調(diào)節(jié)器4，液壓調(diào)節(jié)器4經(jīng)多個軟油管5連接多個液壓油缸6形成封閉油路，液壓油缸6內(nèi)的活塞7連接支撐柱8，支撐柱8伸出液壓油缸6外，墜物落地時，支撐柱8與地面接觸，并通過對活塞7的位移將油壓通過液壓調(diào)節(jié)器4傳遞給其它的液壓油缸6以驅(qū)動其它液壓油缸6的支撐柱8位移；還設(shè)有起緩沖作用的第一氣囊裝置11，在支撐柱8的下端設(shè)有信號發(fā)生器9，信號控制裝置10與第一氣囊裝置11、傾斜角感知器3和信號發(fā)生器9連接。物體從高空墜落時，除出現(xiàn)飛行故障的飛機外，一般是有控的墜落，如空投的整體設(shè)備或返回式的返回艙，其一般的降落速度小于10米/秒(受降落傘控制)，墜落物一般是高價值或還有人員，因此當墜落物在不平坦地面時很容易傾倒或翻滾，這會造成物品損壞或人員傷亡。在上述的物體墜落時，一般有一可預(yù)計或設(shè)定的物體的迎地面(即降落傘的相對面)，因此上述的平臺2可以是單獨設(shè)置或為上述物體的迎地表面，當墜落物降落至離地一段距離時，上述的測距裝置I對將要落地的地表面進行多點測量，通過信號控制裝置10對多點間距進行比較和計算，則可得到地表面的不平坦度的信息，以便啟動后繼的機構(gòu)動作，由于墜落物在墜落過程中受風(fēng)的作用或其它可能的原因，墜落物的迎地表面與地表面不是平行狀態(tài)，則上述的測距存在誤差，這時上述的傾斜角感知器3可測出墜落物或墜落物與迎地表面與地面之間的夾角以修正上述的多點測量距離后，再發(fā)出正確的信息，當信號控制裝置10得到正確的地面信息后，啟動第一氣囊裝置11，該第一氣囊裝置11有至少兩個獨立的氣囊，且該氣囊由具有良好展性的材料制備，如展性好的橡膠薄膜材料，這樣與地面接觸時有更好的地形適應(yīng)性，且每一個第一氣囊的展開寬度應(yīng)為所在位置的物體的寬度的一半以上，所述的每個第一氣囊有至少兩個具有不同的氣體量的氣體發(fā)生器，每個氣體發(fā)生器與信號控制裝置10連接，依據(jù)地面平坦度的信息，信號控制裝置10控制啟動一個或兩個氣體發(fā)生器，即不同的第一氣囊可能出現(xiàn)氣體量相同(如地面平坦)或氣體量不相同(如地面不平坦)，上述的傾斜角感知器3和信號控制裝置10為已有技術(shù)，具體選擇可視情況而定，不再詳述。第一氣囊裝置11的多個氣囊主要作用是先行吸收一部分撞擊能量和對不平坦地面的初步適應(yīng)，如氣體量大的第一氣囊先觸地并相對可選進行初步的平衡作用；當墜落物繼續(xù)向地面撞擊時，所述的多個液壓油缸6的支撐柱8中的一個會先接觸地面，當支撐柱8受到壓力向液壓油缸6內(nèi)位移時，液壓油經(jīng)軟油管5和液壓調(diào)節(jié)器4形成的封閉油路將壓力傳遞給其它的液壓油缸，驅(qū)動其它的支撐柱向液壓油缸外位移，當多個支撐柱8均受到壓力后，最終液壓油的壓力確定后，則多個支撐柱8不再位移，當將上述的液壓調(diào)節(jié)器4和連接的多個液壓油缸6設(shè)置在墜物的預(yù)計撞擊地面表面，如直升機或低速飛行器的下表面或空投物與降落傘相對的一表面，則按上述支撐柱8的位移后穩(wěn)定，則各支撐柱8會隨地面的高低起伏或坡度而伸出各自液壓油缸6的長度不同而起到支撐物體的作用，最終調(diào)整了墜落物的平移性。上述的液壓調(diào)節(jié)器4實質(zhì)上的主要作用就是提供一個可供各液壓油缸6的液壓油實現(xiàn)相互連通和實現(xiàn)油路封閉的作用，這可視為已有技術(shù)且有多種技術(shù)選擇，在本實施例中不作詳細的論述和限定，或可選本
【申請人】的在先設(shè)計(中國專利申請，申請?zhí)枮?01310315390.7)所記載的技術(shù)方案。
[0014]上述的技術(shù)方案已可初步完成高空瞬間的平衡問題，并且液壓油在油路中的反復(fù)的壓力平衡過程本身就是一個吸收撞擊能量或緩沖的過程，但上述技術(shù)方案中，由于支撐柱8不可能制備為很大的直徑，因此支撐柱8對地面的支撐可視為接近點支撐，當墜落物體積較大或相對形狀有較大的不對稱性時，則會存在物體重心偏置的問題，則上述的支撐柱8的支撐面就顯不足，物體還是會存在向重心所處方向翻轉(zhuǎn)的趨勢，為此對上述的技術(shù)方案作了進一步的改善；在上述的支撐柱8的下端設(shè)有信號發(fā)生器9，且信號發(fā)生器9與信號控制裝置10連接，信號控制裝置10還與第二氣囊12連接，第二氣囊12由三或四個氣囊構(gòu)成，每個氣囊均設(shè)置在液壓油缸6的外側(cè)，當前述的支撐柱8與地面接觸的瞬間，信號發(fā)生器9產(chǎn)生一個信號并傳遞給信號控制電路，如果地面不平坦或有一定斜坡，則多個支撐柱8下端設(shè)置的多個信號發(fā)生器9產(chǎn)生多個不同時間的信號序列，該信號序列意味著支撐柱8伸出液壓油缸6的長度的序列，最后產(chǎn)生信號的支撐柱8伸出液壓油缸6的長度最長，即該支撐柱8位于地面的最低處，當信號控制裝置10確認了位于地面的最低處的支撐柱8后，則給位于該支撐柱8的第二氣囊12—個啟動信號，氣囊彈出并與地面接觸，則該氣囊給予位于地面的最低處的支撐柱8 —個附加的支撐力，更為重要的是增加了該位置的支撐面積，特別是當?shù)孛鏋樾逼聲r，該氣囊提供的附加支撐力與增加的支撐面積具有重要的平衡作用，則使高空墜物達到更好的落地后的平穩(wěn)狀態(tài)。
[0015]為使高空墜物達到更佳的平穩(wěn)狀態(tài)，上述的第二氣囊12設(shè)有至少兩個氣體發(fā)生器并均獨立與信號控制裝置10連接，氣體發(fā)生器可以使用常規(guī)的氣體發(fā)生器，例如由火工品構(gòu)成的氣體發(fā)生器，其反應(yīng)時間非?？?，可以低于毫秒量級，遠快于液壓裝置的壓力傳遞與振蕩時間，上述的不同的氣體發(fā)生器具有不同的氣體量，且各個氣體發(fā)生器與信號控制裝置10獨立連接，當?shù)孛娌黄綍r甚至地面有坑并且正好有一支撐柱8位于坑內(nèi)，該支撐柱8給出的信號過晚則意味著該位置過于不平，或可能出現(xiàn)該支撐柱8位于坑內(nèi)時其支撐柱不與地面接觸而無信號產(chǎn)生，這時信號控制裝置10接收到過晚達到的信號或沒有接到觸地信號，則啟動氣體量最大的氣體發(fā)生器或同時啟動兩個或多個氣體發(fā)生器，以增加或補充對墜物的支撐，以避免出現(xiàn)無支撐柱支撐時出現(xiàn)的傾倒或翻滾的可能。一般而言，上述的液壓油缸6為三個或四個，呈三角形或矩形布局，具體設(shè)置可視墜物的形狀再確定，當然液壓油缸6可多于四個，同時第二氣囊12為三個或四個，每個第二氣囊12設(shè)置在液壓油缸6的外側(cè)，上述的三角形或矩形為支撐柱構(gòu)成的支撐面，一般情況下上述的支撐面愈大則物體愈平移，特別是對異形的墜物，而氣囊設(shè)置在液壓油缸6的外側(cè)是指位于上述的三角形或矩形之外，則可使上述的三角形或矩形面積增加而提高墜物的平移性；上述的測距裝置I為激光測距裝置，其設(shè)有多個激光收發(fā)單元器件，或測距裝置I為無線電波測距裝置。
[0016]實質(zhì)上本發(fā)明是在對墜物的墜落速度(一般小于1m/秒)、液壓系統(tǒng)的壓力傳遞和機構(gòu)運動時間(一般大于10毫秒量級)、氣囊中氣體發(fā)生器的反應(yīng)時間(可控制在毫秒或低于毫秒量級)和測距裝置I的最短距離如幾米或10米左右的測量時間的精確選擇而作出的設(shè)計，反復(fù)作了多種試驗得到很好的技術(shù)效果，特別適用于低速飛行器或高空空投物或航天領(lǐng)域的返回艙使用，實際上本發(fā)明的多個氣囊不僅具有上述的技術(shù)效果，如果在高空墜物的液壓油缸6上設(shè)有多個對水敏感的感知器并與信號控制裝置10連接，可同時彈出多個氣囊，將墜物浮出水面，以隨時打撈或為救出人員創(chuàng)造出寶貴的救生時間。
【主權(quán)項】
1.一種高空墜物的平衡與緩沖裝置，其特征在于設(shè)有一測距裝置(I)，并在一平臺(2)上設(shè)有傾斜角感知器(3)和液壓調(diào)節(jié)器(4)，液壓調(diào)節(jié)器(4)經(jīng)多個軟油管(5)連接多個液壓油缸(6)形成封閉油路，液壓油缸(6)內(nèi)的活塞(7)連接支撐柱(8)，支撐柱⑶伸出液壓油缸(6)外；還設(shè)有起緩沖作用的第一氣囊裝置(11)，在支撐柱(8)的下端設(shè)有信號發(fā)生器(9)，信號控制裝置(10)與第一氣囊裝置(11)、傾斜角感知器(3)和信號發(fā)生器(9)連接。2.按權(quán)利要求1所述的高空墜物的平衡與緩沖裝置，其特征在于所述的第一氣囊裝置(11)有至少兩個獨立的氣囊，且該氣囊由具有良好展性的材料制備，且每個氣囊有至少兩個具有不同的氣體量的氣體發(fā)生器，每個氣體發(fā)生器與信號控制裝置(10)連接。3.按權(quán)利要求1所述的高空墜物的平衡與緩沖裝置，其特征在于所述的液壓油缸(6)為三個或四個，呈三角形或矩形布局。4.按權(quán)利要求1或2或3所述的高空墜物的平衡與緩沖裝置，其特征在于還設(shè)有第二氣囊裝置(12)，第二氣囊裝置(12)由三個或四個氣囊構(gòu)成，每個氣囊均分別設(shè)置在液壓油缸(6)的外側(cè)。5.按權(quán)利要求4所述的高空墜物的平衡與緩沖裝置，其特征在于所述的第二氣囊裝置(12)的每個氣囊且設(shè)有至少二個氣體發(fā)生器，并均獨立與信號控制裝置連接(10)。6.按權(quán)利要求4所述的高空墜物的平衡與緩沖裝置，其特征在于所述的測距裝置(I)為激光測距裝置，其設(shè)有多個激光收發(fā)單元器件，或測距裝置(I)為無線電波測距裝置。
【文檔編號】B64C25/60GK105882945SQ201510005850
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月7日
【發(fā)明人】楊黎明, 趙恒義, 王禮立, 余同希
【申請人】寧波大學(xué)