切傘裝置和切傘系統的製作方法

2023-10-11 04:59:44

切傘裝置和切傘系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種切傘裝置和切傘系統。其中，切傘裝置包括：切傘器，用於對降落傘執行切傘動作；行程開關，設置在飛機的滑撬上，用於在飛機落地的情況下輸出電平信號，電平信號用於反映飛機處於落地的狀態；以及控制器，與切傘器和行程開關分別相連接，用於檢測電平信號並基於電平信號控制切傘器執行切傘動作，解決了在無人機落地時無法及時進行切傘的問題，達到了無人機降落時能夠及時切傘的效果。
【專利說明】切傘裝置和切傘系統

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及飛機領域，具體而言，涉及一種傘降裝置和切傘系統。

【背景技術】
[0002] 隨著無人機應用技術的日益發展，無人機的回收技術也得到進一步的發展，為了 提高飛機安全性，由單一回收方式逐漸向複合回收方式轉變。無人機的回收方式通常包括 輪式滑跑回收、傘降回收、撞網回收等，這幾種回收方式針對不同的無人機應用於不同的場 合。其中，傘降回收方式雖然回收精度低，但相對輪式滑跑回收方式而言，對跑道、飛行控 制、機載設備的要求較低，因而被廣泛應用於中小型無人機。
[0003] 現有的無人機開傘回收過程如圖1所示。當無人機執行完任務後，則在下降高度 向預定的回收場飛行，同時進行減速，到達開傘點I後，進行發動機停車，並根據測控地面 站指令或自動開傘，如果有減速傘則先開減速傘，降到規定速度後再開大傘，沒有減速傘則 直接開傘；之後無人機以自由落體方式降落，直到落地，並根據需要進行切傘，至此完成傘 降回收。由於開傘後飛機不再進行控制，無人機所處環境中存在具有一定風向和風速的風， 無人機隨風飄落，其落地點受地理環境、風等的影響很大，這在很大程度上降低了傘降回收 的精度，給使用人員帶來不便和麻煩，特別是在回收場周圍不夠開闊的情況下，無人機飄落 到樹上或者提前落到房頂上，均會對無人機機體或設備帶來損害，造成經濟損失。
[0004] 如圖1、圖2所示，一般傘降回收無人機的開傘點選取在一定的安全高度Η上，並 與回收場中心〇位置重合，在理想情況下，沒有風乾擾時這種方法的回收精度是較高的，但 是，實際情況都常有風，尤其當風速較大時，在回收場中心點上空開傘，無人機落地點通常 與回收場中心的偏差就會比較大。
[0005] 另一方面，在無人機落地時，切傘時間常常被延誤，無法及時進行切傘。由於切傘 時間延誤，降落傘拖著機體在地面翻滾很長一段距離，使得無人機在與地面的碰撞過程中， 損壞機體和機載設備。
[0006] 針對現有技術中在無人機落地時無法及時進行切傘的問題，目前尚未提出有效的 解決方案。 實用新型內容
[0007] 本實用新型的主要目的在於提供一種傘降裝置和切傘系統，以解決在無人機落地 時無法及時進行切傘的問題。
[0008] 為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種切傘裝置，設置在採 用降落傘進行回收的飛機上。根據本實用新型的切傘裝置包括：切傘器，用於對降落傘執行 切傘動作；行程開關，設置在飛機的滑撬上，用於在飛機落地的情況下輸出電平信號，電平 信號用於反映飛機處於落地的狀態；以及控制器，與切傘器和行程開關分別相連接，用於檢 測電平信號並基於電平信號控制切傘器執行切傘動作。
[0009] 進一步地，切傘裝置還包括：電源監控電路，與切傘器相連接，用於控制切傘器的 供電。
[0010] 進一步地，電源監控電路包括：場效應管，與切傘器相連接，用於向切傘器提供電 能；以及電源監控晶片，與控制器和場效應管分別相連接，用於接收控制器發送的切傘信 號，基於切傘信號控制場效應管向切傘器供電。
[0011] 進一步地，電源監控晶片為TPS3307-33D晶片。
[0012] 進一步地，場效應管包括：第一級場效應管，與電源監控晶片相連接；第二級場效 應管，與第一級場效應管和切傘器分別相連接。
[0013] 進一步地，控制器包括單片機。
[0014] 進一步地，單片機為採用PIC12F508晶片的單片機。
[0015] 為了實現上述目的，根據本實用新型的另一方面，提供了一種切傘系統。根據本實 用新型的切傘系統包括：降落傘；以及上述的切傘裝置，設置在採用降落傘進行回收的飛 機上，用於在飛機處於落地狀態下對降落傘執行切傘動作。
[0016] 通過本實用新型，採用切傘裝置，包括：切傘器，用於對降落傘執行切傘動作；行 程開關，設置在飛機的滑撬上，用於在飛機落地的情況下輸出電平信號，電平信號用於反映 飛機處於落地的狀態；以及控制器，與切傘器和行程開關分別相連接，用於檢測電平信號 並基於電平信號控制切傘器執行切傘動作，解決了在無人機落地時無法及時進行切傘的問 題，達到了無人機降落時能夠及時切傘的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的 示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖 中：
[0018] 圖1是根據現有技術的無人機開傘回收過程的側視圖；
[0019] 圖2是根據現有技術的無人機開傘回收過程的俯視圖；
[0020] 圖3是根據本實用新型實施例切傘裝置的示意圖；以及
[0021] 圖4是根據本實用新型實施例的切傘裝置的控制電路圖。

【具體實施方式】
[0022] 需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相 互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0023] 為了使本【技術領域】的人員更好地理解本實用新型方案，下面將結合本實用新型實 施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的 實施例僅僅是本實用新型一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實 施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應 當屬於本實用新型保護的範圍。
[0024] 需要說明的是，本實用新型的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語"包括"和 "具有"以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元 的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有 清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
[0025] 本實用新型實施例提供了一種切傘裝置，該切傘裝置設置在利用降落傘回收的飛 機上，可以用於中小型無人機。
[0026] 圖3是根據本實用新型實施例切傘裝置的示意圖。如圖3所示，該切傘裝置包括： 切傘器10、行程開關20和控制器30。
[0027] 切傘器10用於對降落傘40執行切傘動作。該切傘動作可以是用於將連接在飛機 與降落傘之間的傘繩切斷的操作，防止飛機降落後在降落傘40帶動下翻滾。
[0028] 行程開關20設置在飛機的滑撬上，該行程開關用於在飛機落地的情況下輸出電 平信號，電平信號用於反映飛機處於落地的狀態。電平信號可是高電平也可以是低電平。行 程開關20具有兩種狀態，當飛機未接觸地面（未落地）時，行程開關處於第一狀態，該狀態 下，不會輸出電平信號；當飛機接觸地面（落地）時，行程開關被觸發為第二狀態，在該狀態 下，輸出電平信號。具體地，該電平信號可以是低電平，當行程開關輸出低電平時，表明飛機 已經降落觸地。
[0029] 控制器30與切傘器10和行程開關20分別相連接，用於檢測電平信號並基於電平 信號控制切傘器10執行切傘動作。
[0030] 控制器30可以實時檢測行程開關的狀態，S卩，實時檢測是否有用於反映飛機處於 落地的狀態的電平信號，如果有，則控制切傘器10執行切傘動作，將降落傘切除。
[0031] 具體地，利用控制器、行程開關、切傘器等器件實現自動切傘的過程如下：控制器 判斷行程開關的狀態，如果狀態為低電平，則表明飛機已經降落觸地，控制器進一步判斷開 傘信號，如果開傘信號處在寬脈衝（預先設置開傘信號：寬脈衝為開傘，窄脈衝為關傘），表 明飛機已經開傘降落，且飛機已經落地，此時控制器輸出切傘信號，控制切傘供電，保證切 傘器工作，將傘繩切斷，從而飛機與降落傘分離。
[0032] 通過本實用新型實施例，採用切傘裝置，包括：切傘器，用於對降落傘執行切傘動 作；行程開關，設置在飛機的滑撬上，用於在飛機落地的情況下輸出電平信號，電平信號用 於反映飛機處於落地的狀態；以及控制器，與切傘器和行程開關分別相連接，用於檢測電平 信號並基於電平信號控制切傘器執行切傘動作，解決了在無人機落地時無法及時進行切傘 的問題，達到了無人機降落時能夠及時切傘的效果。
[0033] 優選地，切傘裝置還包括電源監控電路，電源監控電路與切傘器相連接，用於控制 切傘器的供電。由於在向切傘器上電時，容易造成切傘器誤操作，導致在不需要進行切傘的 時候，執行切傘操作，浪費切傘器。增加電源監控電路用於對切傘器進行供電，可以保證切 傘器處於穩定的供電狀態，避免誤操作。
[0034] 優選地，電源監控電路包括：場效應管，與切傘器相連接，用於向切傘器提供電能； 以及電源監控晶片，與控制器和場效應管分別相連接，用於接收控制器發送的切傘信號，基 於切傘信號控制場效應管向切傘器供電。
[0035] 本實用新型實施例的場效應管的功能類似於電子開關，主要功能是為切傘器提供 有效的工作電壓和電流。電源監控晶片部分可以作為保護電路，其主要功能是防止後一級 場效應晶片的切傘輸出管腳在上電瞬間的不定態，導致誤切傘。
[0036] 進一步優選地，電源監控晶片為TPS3307-33D晶片。場效應管包括：第一級場效應 管，與電源監控晶片相連接；第二級場效應管，與第一級場效應管和切傘器分別相連接。 [0037] 優選地，本實用新型實施例的控制器包括單片機。進一步地，單片機為採用 PIC12F508晶片的單片機。
[0038] 具體地，如圖4所示，電源監控電路與單片機相連接，電源監控電路包括：電源監 控晶片D1 (採用TPS3307-33D晶片）、第一級場效應管V8 (採用FDS6990A晶片）和第二級 場效應管V9 (採用H3S4935A晶片），這三部分均採用成熟的電路模塊，圖中各晶片均採用 5. 5V供電電壓。其中，單片機部分主要判斷行程開關狀態和開傘信號的狀態判斷，輸出信號 切傘的；電源監控晶片部分是保護電路，其主要功能是防止後一級場效應晶片的切傘輸出 管腳在上電瞬間的不定態，導致誤切傘；場效應管的功能類似於電子開關，主要功能是為切 傘器提供有效的工作電壓和電流。
[0039] 其中，PIC12F508單片機的輸入和輸出信號的描述如下：
[0040] ①單片機的GP1輸入：行程開關狀態Rou_Sw，低電平有效，表示飛機已經落地；
[0041] ②單片機的GP3輸入：開傘信號輸入0pen_Para，1. 7ms?2. 2ms為寬脈衝一開傘， 窄脈衝一關傘；
[0042] ③單片機的GP3輸出：切傘信號輸出Cut_Para，有效的脈寬為280ms的高電平；
[0043] 該電路的控制原理如下：
[0044] PIC12F508單片機通過查詢方式，一直在判斷行程開關的狀態，如果狀態為低電 平，則表明飛機已經降落觸地；PIC單片機再進一步判斷開傘信號，如果開傘信號處在寬脈 衝（寬脈衝一開傘，窄脈衝一關傘），則表明飛機已經開傘降落，且飛機已經落地，此時單片 機輸出切傘信號，開傘信號經過D1，最後再經場效應管電路的輸出管腳Cut_Para_0pen，控 制切傘器（圖4中未示出）的供電，從而保證切傘器工作，將傘繩切斷，從而飛機與降落傘 分離。
[0045] 具體地，本實用新型實施例的飛機回收流程如下：
[0046] 首先，通過地面站，向無人機發送"開傘/或回收"指令，進入傘降回收模式，其中， 通過地面站向無人機發送"開傘/或回收"指令，對飛機的開傘進行判斷。具體為：根據無 人機當前的速度、高度，回收場水平風速、風向的估算，計算出符合開傘的條件。然後，PIC 單片機採用查詢的方式判斷飛機是否觸地，具體地，通過判斷行程開關的狀態，行程開關安 裝在滑撬上，當飛機降落觸地，行程開關閉合。當檢測到行程開關的狀態為低電平，則表明 飛機已經降落觸地。如果飛機觸地，則單片機進一步判斷飛機是否開傘，具體為：單片機進 一步判斷開傘信號，如果開傘信號處在寬脈衝（1. 7ms?2. 2ms為寬脈衝一開傘，窄脈衝一 關傘），表明飛機已經開傘降落，且飛機已經落地。如果飛機已經開傘，則單片機發出"切 傘"指令，完成切傘回收。具體為：結合切傘器工作條件：工作電流5A，信號有效時間不小於 50ms，單片機輸出切傘信號，滿足延時400ms，由於採取了防止誤動作措施，實際輸出280ms 高電平，控制切傘器供電輸出5V/5A的電源，切傘器動作，將傘繩切斷，飛機與降落傘分離。
[0047] 本實用新型實施例的切傘裝置利用單片機、行程開關、切傘器等器件實現自動切 傘，基本原理：單片機判斷行程開關的狀態，如果狀態為低電平，則表明飛機已經降落觸地， 單片機進一步判斷開傘信號，如果開傘信號處在寬脈衝（寬脈衝一開傘，窄脈衝一關傘）， 表明飛機已經開傘降落，且飛機已經落地，此時單片機輸出切傘信號，控制切傘供電，保證 切傘器工作，將傘繩切斷，從而飛機與降落傘分離。
[0048] 本實用新型實施例的另一方面，提供了一種切傘系統包括降落傘；以及本實用新 型實施例的切傘裝置，該切傘裝置設置在利用降落傘回收的飛機上，用於在飛機處於落地 狀態下對降落傘執行切傘動作。
[0049] 綜上所述，本實用新型實施例能夠達到如下效果。
[0050] ①縮短傘體拖著機體在地面翻滾距離，減少對機體和機載設備的損壞最小化，增 加飛機回收利用次數。
[0051] ②增加上電瞬間的防誤切傘功能，減少對切傘器的損壞。
[0052] ③切傘器的工作電流5A，該電路能的切傘信號及時斷電，避免機載電池過放。
[0053] 以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本 領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種切傘裝置，其特徵在於，設置在利用降落傘回收的飛機上，所述切傘裝置包括： 切傘器，用於對所述降落傘執行切傘動作； 行程開關，設置在所述飛機的滑撬上，用於在所述飛機落地的情況下輸出電平信號，所 述電平信號用於反映所述飛機處於落地的狀態；以及 控制器，與所述切傘器和所述行程開關分別相連接，用於檢測所述電平信號並基於所 述電平信號控制所述切傘器執行所述切傘動作。
2. 根據權利要求1所述的切傘裝置，其特徵在於，所述切傘裝置還包括： 電源監控電路，與所述切傘器相連接，用於控制所述切傘器的供電。
3. 根據權利要求2所述的切傘裝置，其特徵在於，所述電源監控電路包括： 場效應管，與所述切傘器相連接，用於向所述切傘器提供電能；以及 電源監控晶片，與所述控制器和所述場效應管分別相連接，用於接收所述控制器發送 的切傘信號，基於所述切傘信號控制所述場效應管向所述切傘器供電。
4. 根據權利要求3所述的切傘裝置，其特徵在於，所述電源監控晶片為TPS3307-33D芯 片。
5. 根據權利要求3所述的切傘裝置，其特徵在於，所述場效應管包括： 第一級場效應管，與所述電源監控晶片相連接； 第二級場效應管，與所述第一級場效應管和所述切傘器分別相連接。
6. 根據權利要求1至4中任一項所述的切傘裝置，其特徵在於，所述控制器包括單片 機。
7. 根據權利要求6所述的切傘裝置，其特徵在於，所述單片機為採用PIC12F508晶片的 單片機。
8. -種切傘系統，其特徵在於，包括 降落傘；以及 權利要求1至7中任一項所述的切傘裝置，設置在利用降落傘回收的飛機上，用於在所 述飛機處於落地狀態下對所述降落傘執行切傘動作。
【文檔編號】B64D17/80GK203876987SQ201420310377
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2014年6月11日
【發明者】徐宇擎, 何璇, 邢蕊 申請人:國家電網公司, 國網北京市電力公司