專利名稱：新型降落傘自動開傘裝置及其高度檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域所屬跳傘安全技術(shù)領(lǐng)域，具體為是新型降落傘自動開傘裝置及其高度檢測方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在降落傘上配備AAD (automatic active device)裝置，即自動開傘器，自動開傘器是在運動員或雙人傘教練在空中發(fā)生意外時，可以在特定的高度速度比例值達(dá)到一個臨界點的情況下自動打開降落傘的備份傘，來保證跳傘人的安全，該傳統(tǒng)裝置是通過檢測氣壓得到高度值的原理來工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種新型降落傘自動開傘裝置及其高度檢測方法，在跳傘運動員下落到危險高度后，自動打開降落傘，保證人員安全。本發(fā)明應(yīng)用于降落傘自動開傘的高度檢測方法，其技術(shù)方案是以O(shè)g加速度傳感器測量加速度值，當(dāng)跳傘員跳離飛機(jī)的加速度變?yōu)橹亓铀俣萭時觸發(fā)系統(tǒng)計時，根據(jù)測算的時間-高度的關(guān)系系統(tǒng)計算出跳傘員下落的高度，當(dāng)?shù)竭_(dá)危險高度后，系統(tǒng)發(fā)出信號并系統(tǒng)執(zhí)行彈出降落傘。本發(fā)明新型降落傘自動開傘裝置，其技術(shù)方案是包括高度檢測系統(tǒng)和降落傘自動彈出系統(tǒng)。所述高度檢測系包括Og加速度傳感器和直流電機(jī)驅(qū)動電路和微處理器，所述加速度傳感器和微處理器的輸入端連接，所述直流電機(jī)驅(qū)動電路與微處理器的輸出端連接。所述降落傘自動彈出系統(tǒng)包括直流電機(jī)3、質(zhì)量塊I、彈簧5、彈簧插銷2、軟繩6、定滑輪7、外殼8和軟繩9 ;所述直流電機(jī)3固定在外殼8上；所述質(zhì)量塊I和彈簧5置于外殼8軸向腔體內(nèi)，彈簧5由質(zhì)量塊I壓緊且徑向由彈簧插銷2限位；彈簧插銷2與軟繩6的一端連接，軟繩6另一端繞在電機(jī)主軸上，軟繩6的中間段經(jīng)過定滑輪7 ;質(zhì)量塊I頂端的鉤環(huán)4通過軟繩9和阻力傘相栓連。高度檢測系統(tǒng)的直流電機(jī)驅(qū)動電路和降落傘自動彈出系統(tǒng)的直流電機(jī)3相連。本發(fā)明原理是，利用Og加速度傳感器，根據(jù)下落時間來測量跳傘員下落的高度，判斷是否達(dá)到危險高度而尚未打開降落傘
(1)以O(shè)g加速度傳感器觸發(fā)，當(dāng)加速度變化為重力加速度g時開始計時，即當(dāng)運動員在飛機(jī)水平飛行時，豎直加速度為0，故而從飛機(jī)上跳下時，可以通過Og加速度傳感器檢測出加速度由0瞬變到9. 8m/s2，然后開始計時；
(2)由位移-時間關(guān)系，經(jīng)過一定時間后，運動員下降到開傘高度，檢測裝置檢測是否已打開降落傘，如果沒有，則自動打開，保證跳傘安全。達(dá)到危險高度尚未打開降落傘，微處理器發(fā)出信號驅(qū)動直流電機(jī)拉出彈簧插銷，彈簧彈出質(zhì)量塊從而拉出與之相連的降落傘傘包插銷，彈出降落傘。本發(fā)明首次利用下落時間與下落高度的關(guān)系來測量跳傘的下落高度，在達(dá)到危險高度后，若跳傘員仍未打開降落傘，那么高度檢測系統(tǒng)就向降落傘自動彈出系統(tǒng)發(fā)出信號，降落傘自動彈出系統(tǒng)執(zhí)行彈出降落傘。而傳統(tǒng)跳傘用高度計，是基于氣壓測量高度。受天氣影響大，如果氣壓影響因素變化大，需要不斷對高度計進(jìn)行校正，對高度的測量不如本方法簡單可靠。本發(fā)明裝置應(yīng)用面廣，可以作為電梯的附加保護(hù)裝置，如果電梯由于嚴(yán)重故障下落，該裝置即可檢測到加速度變化，發(fā)出信號避免傷亡。


圖I本發(fā)明跳傘開傘裝置原理框圖。圖2為是降落傘自動彈出系統(tǒng)機(jī)械裝置示意圖。圖3為位移-時間曲線。圖4所示兩種運動員的姿態(tài)水平飛行態(tài)和加速態(tài)。標(biāo)記說明質(zhì)量塊I、彈簧插銷2、直流電機(jī)3、鉤環(huán)4、彈簧5、軟繩6、定滑輪7、外殼8、軟繩9。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。如圖I所示跳傘開傘裝置原理框圖本發(fā)明利用下落時間來測量下落高度，受外界影響主要是來自空氣阻力，而空氣阻力的不確定性僅僅只受風(fēng)阻系統(tǒng)Cd的影響。任何物體的風(fēng)阻系數(shù)都由兩個因素影響物體表面的摩擦形式和物體的形狀。在跳傘運動中，運動員的姿態(tài)較固定，主要是如圖4所示的水平飛行態(tài)和加速態(tài)，它們形態(tài)的的風(fēng)阻面積都可以測定，而人體的風(fēng)阻摩擦也是固定的，所以，整個測量過程受外接影響小。本發(fā)明采用時間測量也是精確可靠的。本發(fā)明裝置包括高度檢測系統(tǒng)和降落傘自動彈出系統(tǒng)。所述高度檢測系為本發(fā)明核心的電控系統(tǒng)，是由Og加速度傳感、微處理器、直流電機(jī)驅(qū)動電路和外圍電路組成，這部分結(jié)構(gòu)和功能的實現(xiàn)皆采用現(xiàn)有技術(shù)，不是本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)部分。所述高度檢測系包括Og加速度傳感器和直流電機(jī)驅(qū)動電路和微處理器，所述加速度傳感器和微處理器的輸入端連接，所述直流電機(jī)驅(qū)動電路與微處理器的輸出端連接。降落傘自動彈出系統(tǒng)是一套輕便簡單的機(jī)械裝置，如圖2所示，包括直流電機(jī)3、質(zhì)量塊I、彈簧5、彈簧插銷2、軟繩6、定滑輪7、外殼8和軟繩9 ;所述直流電機(jī)3固定在外殼8上；所述質(zhì)量塊I和彈簧5置于外殼8軸向腔體內(nèi)，彈簧5由質(zhì)量塊I壓緊且徑向由彈簧插銷2限位；彈簧插銷2與軟繩6的一端連接，軟繩6另一端繞在電機(jī)主軸上，軟繩6的中間段經(jīng)過定滑輪7 (定滑輪7可固定在整個裝置的外殼8上)；質(zhì)量塊I頂端的鉤環(huán)4通過軟繩9和阻力傘(圖中未示)相栓連。直流電機(jī)驅(qū)動電路和直流電機(jī)3相連。當(dāng)直流電機(jī)收到信號開始轉(zhuǎn)動，直流電機(jī)轉(zhuǎn)動繞緊軟繩6將插銷2拉出，然后彈簧5將物塊4彈出，SP將阻力傘拉出，達(dá)到彈出降落傘的目的。阻力傘為現(xiàn)有技術(shù)，非本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)部分，所以其結(jié)構(gòu)、功能、使用情況皆為公知內(nèi)容。實際跳傘運動中，跳傘運動員在打開降落傘之前并不是做自由落體運動的，在運動員不斷下落的過程中，其下落速度逐漸增加，因而所受到的空氣阻力Fd也不斷增加。所 以，根據(jù)牛頓第二定律，有 ma = Fd-Fg (I) m-運動員及其裝備的整體質(zhì)量 a-下落的瞬時加速度 Fd-空氣阻力
Fg-運動員及其裝備的整體所受重力
由于在地表附近，任何自由落體的加速度約為9. 8m/s2，與其質(zhì)量無關(guān)。由(I)可以看出，隨著空氣阻力Fd增大,最終運動員將會達(dá)到一個“終點速度”(terminal velocity)，約為56m/s。達(dá)到該“終點速度”受很多因素影響，如質(zhì)量，風(fēng)阻系數(shù)，地球表面的位置，足夠的下落高度等等。將(I)式變形，代入阻力和重力具體參數(shù)，得到如下方程
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于降落傘自動開傘的高度檢測方法，其特征在于，以O(shè)g加速度傳感器測量加速度值，當(dāng)跳傘員跳離飛機(jī)的加速度變?yōu)橹亓铀俣萭時觸發(fā)系統(tǒng)計時，根據(jù)測算的時間-高度的關(guān)系系統(tǒng)計算出跳傘員下落的高度，當(dāng)?shù)竭_(dá)危險高度后，系統(tǒng)發(fā)出信號并系統(tǒng)執(zhí)行彈出降落傘。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求I檢測方法的新型降落傘自動開傘裝置，其特征在于，包括高度檢測系統(tǒng)和降落傘自動彈出系統(tǒng)， 所述高度檢測系包括Og加速度傳感器和直流電機(jī)驅(qū)動電路和微處理器，所述加速度傳感器和微處理器的輸入端連接，所述直流電機(jī)驅(qū)動電路與微處理器的輸出端連接， 所述降落傘自動彈出系統(tǒng)包括直流電機(jī)(3)、質(zhì)量塊(I)、彈簧(5)、彈簧插銷(2)、軟繩(6 )、定滑輪(7 )、外殼(8 )和軟繩(9 );所述直流電機(jī)(3 )固定在外殼(8 )上；所述質(zhì)量塊(I)和彈簧(5)置于外殼(8)軸向腔體內(nèi)，彈簧(5)由質(zhì)量塊(I)壓緊且徑向由彈簧插銷(2)限位；彈簧插銷(2)與軟繩(6)的一端連接，軟繩(6另一端繞在電機(jī)主軸上，軟繩(6)的中間段經(jīng)過定滑輪(7 );質(zhì)量塊(I)頂端的鉤環(huán)(4 )通過軟繩(9 )和阻力傘相栓連； 高度檢測系統(tǒng)的直流電機(jī)驅(qū)動電路和降落傘自動彈出系統(tǒng)的直流電機(jī)(3)相連。
全文摘要
新型降落傘自動開傘裝置及其高度檢測方法，屬跳傘安全技術(shù)領(lǐng)域。以0g加速度傳感器測量加速度值，當(dāng)跳傘員跳離飛機(jī)的加速度變?yōu)橹亓铀俣萭時觸發(fā)系統(tǒng)計時，根據(jù)測算的時間-高度的關(guān)系系統(tǒng)計算出跳傘員下落的高度，當(dāng)?shù)竭_(dá)危險高度后，系統(tǒng)發(fā)出信號并系統(tǒng)執(zhí)行彈出降落傘。本發(fā)明包括高度檢測系統(tǒng)和降落傘自動彈出系統(tǒng)。在跳傘運動員下落到危險高度后，自動打開降落傘，保證人員安全。本發(fā)明還可推廣作為電梯的附加保護(hù)裝置。
文檔編號B64D17/62GK102765480SQ20121013385
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者周奇才, 屈劍平, 趙炯 申請人:同濟(jì)大學(xué)