一种自适应控制动载的降落伞制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应控制动载的降落伞，包含多环依次连接的伞衣，还包含至少一圈用于连接相邻两环伞衣的连接环，各圈连接环均包括两条环形加强带及数根弹性连接带，其中，两条环形加强带分别沿相邻两环伞衣的连接部固定，各弹性连接带的两端分别连接两条环形加强带；各弹性连接带均由橡胶丝和绳辫编制而成，绳辫的长度与橡胶丝伸长至最大形变量时的长度相等，且每圈连接环产生的最大拉力均与该降落伞的最大开伞动载相等。本发明专利技术可有效减小降落伞的开伞动载，保护伞衣，同时可减小着陆速度，提高着陆安全性，且能重复使用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种自适应控制动载的降落伞，包含多环依次连接的伞衣，还包含至少一圈用于连接相邻两环伞衣的连接环，各圈连接环均包括两条环形加强带及数根弹性连接带，其中，两条环形加强带分别沿相邻两环伞衣的连接部固定，各弹性连接带的两端分别连接两条环形加强带；各弹性连接带均由橡胶丝和绳辫编制而成，绳辫的长度与橡胶丝伸长至最大形变量时的长度相等，且每圈连接环产生的最大拉力均与该降落伞的最大开伞动载相等。本专利技术可有效减小降落伞的开伞动载，保护伞衣，同时可减小着陆速度，提高着陆安全性，且能重复使用。【专利说明】一种自适应控制动载的降落伞
本专利技术属于降落伞领域，具体涉及了一种自适应控制动载的降落伞。
技术介绍
降落伞是一种重要的气动减速装置，在航空航天、国防、民用等领域起着非常重要的作用。在降落伞的工作过程中，开伞过程最为重要。在降落伞从折叠至张开快速变形过程中，会迅速产生很大的气动阻力，从而产生很大的开伞过载。该过载力不仅给各类载荷体造成很大的安全隐患，也会破坏降落伞织物材料。 为了提高降落伞的开伞安全性，现有技术主要有多级伞系统串联技术和优化伞衣结构两大类型。利用多级伞系统虽然可以控制最大开伞动载，但多级开伞工作程序复杂，单点失效环节增多，可靠性降低，而且抛掉的减速伞不再发挥作用，在载荷物体的减速过程中气动减速面积没有得到完全应用。优化伞衣结构主要有伞衣收口技术和伞衣定力破坏技术。降落伞的收口技术已得到广泛应用，但收口技术的可靠性受到收口环固定的牢固性和切割器工作可靠性的影响，且在超音速等领域还没有成功的范例。(林斌，吴卓；降落伞收口技术；《航天返回与遥感》;2012年04期)。而利用伞衣定力破坏装置，如:凯芙拉限宽带(吴兆元；应急救生伞设计的新思路；《航天返回与遥感》；2004年12月)、定力撕裂带(吕伯平等；某圆周缝型救生伞的充气性能研究；《航天返回与遥感》；2013年12月)虽然可以实现高速下增大结构透气量，减小开伞载荷的效果；但是当速度降低时，破坏装置却无法恢复至破坏前状态，降低了伞衣充满后的阻力系数，削弱了减速效果，降低了降落伞一物体联合系统的着陆安全性。同时，由于破坏装置撕开后伞衣无法恢复至破坏前状态，也难以直接重复使用，降低了降落伞的经济性。 综上所述，多级伞系统工作程序复杂，降低了工作可靠性；定力破坏结构在降低开伞载荷的同时损失了充满后的气动性能，降低了着陆安全性，且无法重复使用。针对上述问题，需要提出一种更全面、更可靠的伞衣结构控制法，既能够在高速开伞时增加结构透气量，降低开伞动载，又能够在稳定减速过程中，保证降落伞足够的气动阻力，减小着陆速度，提高着陆安全性。本专利技术正是针对上述问题，提出了一种降落伞减载的弹性带结构，并提出了弹性带减载结构的设计方法。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
存在的问题，本专利技术旨在提供一种自适应控制动载的降落伞，有效减小降落伞的开伞动载，提高着陆安全性，且能重复使用。 为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为: 一种自适应控制动载的降落伞，包含多环依次连接的伞衣，还包含至少一圈用于连接相邻两环伞衣的连接环，各圈连接环均包括两条环形加强带及数根弹性连接带，其中，两条环形加强带分别沿相邻两环伞衣的连接部固定，各弹性连接带的两端分别连接两条环形加强带；所述各弹性连接带均由橡胶丝和绳辫编制而成，所述绳辫的长度与橡胶丝伸长至最大形变量时的长度相等，且每圈连接环产生的最大拉力均与该降落伞的最大开伞动载相等。 其中，上述环形加强带为降落伞自身的纬向加强带。 其中，上述连接环的圈数根据伞衣面积和最大开伞动载确定，伞衣面积越大，最大开伞动载越大，则连接环的圈数越多。连接环的圈数为I至4圈。 其中，上述一圈连接环包含的弹性连接带的根数为降落伞伞衣幅数的整数倍，且根据开伞过程中伞衣受力情况布置弹性连接带，受力越大的位置弹性连接带布置得越密集。一圈连接环包含的弹性连接带的根数为降落伞伞衣幅数的I?4倍。 其中，上述橡胶丝的初始长度根据方程组(I)确定:Pj-\ ^_-——= ,τ(—+L)2(0.8742-0.891L) j 玉PV2inax^(O Lo = L-AL Fk为自适应控制动载的降落伞的最大开伞动载，kd为该降落伞的开伞动载系数，P为空气密度，Vfflax为最大开伞速度，D0为名义直径，L为橡胶丝伸长至最大形变量时的长度，AL为橡胶丝的最大形变长度，L0为橡胶丝的初始长度。 其中，上述橡胶丝的材质根据弹性连接带的单位宽度定伸强力来选择，弹性连接带的宽度和单位宽度定伸强力由式(2)确定: b*Fo = —C2) ηη b为弹性连接带的宽度，Ftl为弹性连接带的单位宽度定伸强力，Fk为降落伞最大开伞动载，η为一圈连接环包含的弹性连接带的根数，η为橡胶丝形变量与初始长度的比值。 采用上述技术方案带来的有益效果是: 传统的破坏装置如撕裂带，由于撕裂带张开后无法恢复，所以着陆速度大，安全性差。而本专利技术采用的弹性连接带结构，由橡胶丝和绳辫编制而成，当橡胶丝伸长至其最大形变量时，绳辫产生约束和限制作用，具备自适应恢复性，所以使降落伞在降落过程中快速减速，特别适用于低空高速救生。另外，本专利技术采用的弹性连接带结构不破坏伞衣，可重复使用，节约成本。 【专利附图】【附图说明】 图1是开伞动载引起弹性带变形的自适应调节图； 图2是降落伞开伞过程的伞衣受力情况示意图； 图3是本专利技术充气后低速降落情况下的结构示意图； 图4是本专利技术开伞过程高速运行情况下结构示意图； 图5是本专利技术弹性连接带连接部位的结构细节图； 图6是阻力系数Cd与降落伞伞衣总的孔隙率λ τ的关系曲线图； 图7是有弹性带结构与无弹性带结构空投试验的开伞动载对比图。 图中标号:1 一伞顶孔、2—弹性连接带、3—径向加强带、4一纬向加强带 【具体实施方式】 以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。 如图2所示降落伞开伞过程的受力情况图，从折叠状态至降落伞完全拉直会受到拉直力的作用，充气过程中会受到开伞力(即开伞动载)的作用，开伞力过大将对伞衣材料造成破坏。最大开伞动载可按式(I)计算: Fk =^PdAlkil(I) 其中Fk是最大开伞动载，P为拉直时空气密度，Vl为拉直速度(一般取最大开伞速度)，(CA) s为伞衣充满后阻力特征，一般A取名义面积Atl, C取相对于名义面积A0的阻力系数CD，kd为动载系数。 图3和图4是使用弹性连接带的降落伞分别在不同速度下的结构示意图，图5是弹性连接带连接部位的结构细节图。开伞力变化使弹性连接带形变量发生改变，伞衣结构透气量发生变化，从而改变开伞动载系数和伞衣阻力特征，使最大开伞动载发生变化，如图1所示开伞动载弓I起弹性连接带变形的自适应调节图:开伞速度\增加时，最大开伞动载Fk变大，弹性连接带所受载荷增加，弹性连接带变形Λ X增大，使得伞衣结构透气量Wz增加，则动载系数kd和阻力特征(CA)sM著减小，据式(1)，最大开伞动载Fk减小，实现自适应调节开伞动载的目的。伞衣充满后，伞衣承受的动载较小，弹性连接带变形减小，较小的伞衣结构透气量保证了降落伞较好的阻力特性，提高了减速性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应控制动载的降落伞，包含多环依次连接的伞衣，还包含至少一圈用于连接相邻两环伞衣的连接环，各圈连接环均包括两条环形加强带及数根弹性连接带，其中，两条环形加强带分别沿相邻两环伞衣的连接部固定，各弹性连接带的两端分别连接两条环形加强带；其特征在于：所述各弹性连接带均由橡胶丝和绳辫编制而成，所述绳辫的长度与橡胶丝伸长至最大形变量时的长度相等，且每圈连接环产生的最大拉力均与该降落伞的最大开伞动载相等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余莉，李岩军，展亚南，杨雪，陈潇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32