一种用于高空作业的智能化降落伞

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一种用于高空作业的智能化降落伞
申请号	CN201110223606.8	申请日	2011-08-05	公开(公告)号	CN102380176A	公开(公告)日	2012-03-21
申请人	王昭东;			发明人	王昭东;
摘要	本发明涉及一种用于高空作业的智能化降落伞，属于高空作业技术领域。包括伞囊、中央控制室、曝气室、隔离层和伞绳，其中曝气室带有喷气口用于气体出口；其连接关系为：伞囊包裹在曝气室的外部，喷气口紧贴伞囊的中心部分；伞囊与曝气室固定在隔离层上，中央控制室嵌入在隔离层上；伞绳与隔离层连接。本发明的使用将让高空作业变得更加安全、灵活、方便；其是对于中低空空域的作业效果更加明显，降落伞打开时间短。
权利要求	1.一种用于高空作业的智能化降落伞，其特征在于：包括伞囊(1)、中央控制室(3)、曝气室(4)、隔离层(5)和伞绳(6)，其中曝气室(4)带有喷气口(2)用于气体出口；伞囊(1)包裹在曝气室(4)的外部，喷气口(2)紧贴伞囊(1)的中心部分；伞囊(1)与曝气室(4)固定在隔离层(5)上，中央控制室(3)嵌入在隔离层(5)上；伞绳(6)与隔离层(5)连接；中央控制室(3)包括电动开关(7)、手动开关(8)、步进电机(9)、单片机(10)、三轴陀螺仪传感器(11)、自由落体传感器(12)和直流电源(13)；单片机(10)采集三轴陀螺仪传感器(11)输出的表征空间X、Y、Z轴角速度的模拟量信号和自由落体传感器(12)输出的表征竖直方向加速度的模拟量信号，并控制电动开关(7)和步进电机(9)；直流电源(13)分别对三轴陀螺仪传感器(11)、自由落体传感器(12)、单片机(10)、电动开关(7)和步进电机(9)供电；步进电机(9)控制喷气口(2)的角度和口径；电动开关(7)通过控制曝气室(4)内的安全栓来控制曝气室(4)发生曝气。 2.根据权利要求1所述的一种用于高空作业的智能化降落伞，其特征在于：曝气室(4)内的物质为高压缩的氮气、空气或其混合物，采用安全栓的形式将其密封在曝气室(4)内部。 3.根据权利要求1所述的一种用于高空作业的智能化降落伞，其特征在于：曝气室(4)内的物质为叠氮化钠、硝酸钾、黑索今或硝基呱中的一种物质，采用安全栓的形式密封在曝气室(4)内部。 4.根据权利要求1所述的一种用于高空作业的智能化降落伞，其特征在于：曝气室(4)内的物质为叠氮化钠、硝酸钾、黑索今或硝基呱中的两种或两种以上的混合物，并分放在曝气室(4)内不同的阁内并采用安全栓隔开。 5.根据权利要求1所述的一种用于高空作业的智能化降落伞，其特征在于：用手动开关(8)来控制曝气室(4)发生曝气，从而实现在用户认为紧急状态时由用户控制打开降落伞的目的。
说明书全文	一种用于高空作业的智能化降落伞技术领域 [0001] 本发明涉及一种用于高空作业的智能化降落伞，属于高空作业技术领域。背景技术 [0002] 高空作业是一项，危险性极高的工作，他的危险性在于高空作业中的人或者器械一旦坠落，往往伴随着生命危险和财产损失。目前常规的做法是安全带，安全网。安全带的使用不仅限制了高空作业人员的工作范围，而且限制了高空作业人员工作的灵活性，同时也有潜在的安全带脱落的危险性，一旦脱落将人命关天。安全网的使用则成本较高，铺设不方便，保护范围有限。 [0003] 为了减少生命财产的损失，保障高空人士的安全，让人们更加安全方便灵活地进行高空作业，我发明了一种用于高空作业的智能化降落伞。发明内容 [0004] 本发明的目的是为了解决高空工作危险、高空工作不灵活的问题，从而提出一种用于高空作业的智能化降落伞。 [0005] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。 [0006] 本发明的一种用于高空作业的智能化降落伞，包括伞囊、中央控制室、曝气室、隔离层和伞绳，其中曝气室带有喷气口用于气体出口；其连接关系为：伞囊包裹在曝气室的外部，喷气口紧贴伞囊的中心部分；伞囊与曝气室固定在隔离层上，中央控制室嵌入在隔离层上；伞绳与隔离层连接； [0007] 上述曝气室内的物质可以为高压缩的氮气、空气或其混合物，采用安全栓的形式将其密封在曝气室内部； [0008] 上述曝气室内的物质还可以为叠氮化钠、硝酸钾、黑索今或硝基呱中的一种或一种以上的混合物，当只有一种化学物质时，采用安全栓的形式将该化学物质密封在曝气室内部；当化学物质为混合物时将其分放在曝气室内不同的阁内并采用安全栓隔开； [0009] 上述伞囊用来存放降落伞，该降落伞在工作期间随时准备打开，伞囊的材料采用帆布、尼龙或人造纤维； [0010] 上述中央控制室用来控制曝气室曝气的时间； [0011] 上述喷气口用来控制曝气室曝气时气体喷出的方向和喷气量； [0012] 中央控制室包括电动开关、手动开关、步进电机、单片机、三轴陀螺仪传感器、自由落体传感器和直流电源；单片机负责采集三轴陀螺仪传感器输出的表征空间X、Y、Z轴角速度的模拟量信号和自由落体传感器输出的表征竖直方向加速度的模拟量信号，并负责控制电动开关和步进电机；直流电源分别对三轴陀螺仪传感器、自由落体传感器、单片机、电动开关和步进电机供电；步进电机控制喷气口的角度和口径；电动开关或者手动开关均可通过控制曝气室内的安全栓来控制曝气室发生曝气； [0013] 上述隔离层一方面是为了提高使用者和曝气室之间的安全性，保护使用者的安全，一方面也是背带与伞绳的固定架，背带用来固定使用者，伞绳用来固定降落伞。该隔离层采用人体曲线流线型设计，同时可实现保温、减震的作用； [0014] 单片机通过获取三轴陀螺仪传感器提供的空间X、Y、Z轴的角速度信号来控制步进电机运行，继而改变喷气口的角度和口径，以控制曝气室曝气时气体喷出的方向和喷气量； [0015] 单片机获取自由落体传感器提供的竖直方向加速度的值，并分别与初始设定的阈值作比较，根据比较结果发出三个等级的操作：提出提示、提出警告和通过控制电动开关闭合来自动打开降落伞； [0016] 当电动开关闭合后，曝气室内的安全栓被抽离原位置，曝气室内部的高压气体的体积急速膨胀或者内部化学物质发生反应并在极短的时间里生成大量气体，此时曝气室发生曝气，气体通过喷气口给伞囊迅速充气，从而快速打开降落伞； [0017] 该发明也可以不经过单片和电动开关而直接通过用户手动控制手动开关来控制曝气室发生曝气，从而实现在用户认为紧急状态时由用户控制打开降落伞的目的。 [0018] 有益效果 [0019] 本发明的使用将让高空作业变得更加安全、灵活、方便；其是对于中低空空域的作业效果更加明显，降落伞打开时间短。附图说明 [0020] 图1为本发明的折叠状态下的侧面图； [0021] 图2为本发明的打开状态下的侧面图； [0022] 图3为本发明的中央控制室3的电路图； [0023] 图4为本发明的流程图； [0024] 其中，1-伞囊，2-喷气口，3-中央控制室，4-曝气室，5-隔离层，6-伞绳、7-电动开关、8-手动开关、9-步进电机、10-单片机、11-三轴陀螺仪传感器、12-自由落体传感器、13-直流电源。具体实施方式 [0025] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。 [0026] 实施例1 [0027] 一种用于高空作业的智能化降落伞，包括伞囊1、中央控制室3、曝气室4、隔离层5和伞绳6，其中曝气室4带有喷气口2用于气体出口；其连接关系为：伞囊1包裹在曝气室4的外部，喷气口2紧贴伞囊1的中心部分；伞囊1与曝气室4固定在隔离层5上，中央控制室3嵌入在隔离层5上；伞绳6与隔离层5连接；其折叠状态下侧面图如图1所示，打开状态下的侧面图如图2所示； [0028] 如图3所示，中央控制室3包括电动开关7、手动开关8、步进电机9、单片机10、三轴陀螺仪传感器11、自由落体传感器12和直流电源13；单片机10负责采集三轴陀螺仪传感器11输出的表征空间X、Y、Z轴角速度的模拟量信号和自由落体传感器12输出的表征竖直方向加速度的模拟量信号，并负责控制电动开关7和步进电机9；直流电源13分别对三轴陀螺仪传感器11、自由落体传感器12、单片机10、电动开关7和步进电机9供电；步进电机9控制喷气口2的角度和口径；手动开关8通过控制曝气室4内的安全栓来控制曝气室4发生曝气； [0029] 所述曝气室4内部装有叠氮化钠(NaN3)和硝酸钾(KNO3)并采用安全栓的形式将两者隔开，安全栓通过绳子与手动开关8相连； [0030] 上述伞囊1用普通台布做成30厘米见方的伞囊，并在四角处系上高强度尼龙伞绳6，然后将伞囊1折叠，同时把伞绳折进伞囊里；伞囊1外部有一层包裹用的一次性塑料布，该塑料布只有在一定外力的情况下才会破裂，把四个伞绳的另一头分别固定在隔离层5上；隔离层5为复合金属板； [0031] 在隔离层5上装有曝气室4，曝气室4的曝气口2插入伞囊1的折缝的中间； [0032] 在隔离层5上嵌入安全带，从而使隔离层5能有效的捆绑在人体或物体上。 [0033] 工作过程为：当带有降落伞的人体从高空下落时，在降落的过程中拉动安全栓上面的细绳，然后曝气室4迅速产生大量气体，气体从喷气口2喷出，吹起已经折叠好的伞囊1，伞囊1撑破外边的一次性塑料布，直至伞囊1完全打开。 [0034] 实施例2 [0035] 一种用于高空作业的智能化降落伞，包括伞囊、中央控制室、曝气室、隔离层和伞绳，其中曝气室带有喷气口用于气体出口；其连接关系为：伞囊包裹在曝气室的外部，喷气口紧贴伞囊的中心部分；伞囊与曝气室固定在隔离层上，中央控制室嵌入在隔离层上；伞绳与隔离层连接； [0036] 所述曝气室4内部装有高压氮气并采用安全栓的形式将其氮气密封，安全栓通过绳子与手动开关8相连； [0037] 上述伞囊1用普通帆布做成35厘米见方的伞囊，并在四角处系上高强度尼龙伞绳6，然后将伞囊1折叠，同时把伞绳折进伞囊里；伞囊1外部有一个保险绳，只有先拉开该保险绳才可以把伞囊1打开，把四个伞绳的另一头分别固定在隔离层5上；隔离层5为聚乙烯复合板； [0038] 在隔离层5上装有曝气室4，曝气室4的曝气口2正好插入伞囊1的折缝的中间； [0039] 在隔离层5上嵌入安全带，从而使隔离层5能有效的捆绑在人体或物体上。 [0040] 工作过程为：当带有降落伞的人体从高空下落时，在降落的过程中拉动手动开关8，曝气室4内密封高压氮气的安全栓被打开迅速产生大量气体，气体从喷气口2喷出，正好吹起已经折叠好的伞囊1，伞囊1撑破外边的一次性塑料布，直至伞囊1完全打开。 [0041] 实施例3 [0042] 一种用于高空作业的智能化降落伞，包括伞囊1、中央控制室3、曝气室4、隔离层5和伞绳6，其中曝气室4带有喷气口2用于气体出口；伞囊1包裹在曝气室4的外部，喷气口2紧贴伞囊1的中心部分；伞囊1与曝气室4固定在隔离层5上，中央控制室3嵌入在隔离层5上；伞绳6与隔离层5连接；中央控制室3包括电动开关7、手动开关8、步进电机9、单片机10、三轴陀螺仪传感器11、自由落体传感器12和直流电源13；单片机10采集三轴陀螺仪传感器11输出的表征空间X、Y、Z轴角速度的模拟量信号和自由落体传感器12输出的表征竖直方向加速度的模拟量信号，并控制电动开关7和步进电机9；直流电源13分别对三轴陀螺仪传感器11、自由落体传感器12、单片机10、电动开关7和步进电机9供电；步进电机9控制喷气口2的角度和口径；电动开关7通过控制曝气室4内的安全栓来控制曝气室4发生曝气。 [0043] 所述曝气室4内部装有叠氮化钠(NaN3)和硝酸钾(KNO3)并采用安全栓的形式将两者隔开，安全栓通过绳子与自动开关7相连； [0044] 上述伞囊1用军用降落伞伞布做成40厘米长、25厘米宽的伞囊，并在四角处系上军用伞绳6，然后将伞囊1折叠；伞囊1外部有一个保险绳，只有先拉开该保险绳才可以把伞囊1打开，把四个伞绳的另一头分别固定在隔离层5上；隔离层5为聚乙烯复合板； [0045] 在隔离层5上装有曝气室4，曝气室4的曝气口2正好插入伞囊1的折缝的中间； [0046] 在隔离层5上嵌入安全带，从而使隔离层5能有效的捆绑在人体或物体上。 [0047] 工作过程如图4所示，工作过程为：当带有降落伞的人体从高空下落时，单片机102 不断获取自由落体传感器12的信号，一旦竖直方向加速度超过设定阈值7m/s 的时间超过 10ms时，单片机10立即获取三轴陀螺仪传感器11的方位数据，并根据方位数据控制步进电机9以调整喷气口2的角度和口径；之后控制电动开关7闭合，从而打开曝气室4内安全栓，曝气室4内迅速产生大量气体，气体从喷气口2按照之间调整好的角度和口径喷出，吹起已经折叠好的伞囊1，直至伞囊1完全打开。 [0048] 在降落过程中，单片机10还会根据三轴陀螺仪传感器11的方位数据和自由落体传感器12的加速度数据，来控制步进电机9以调整喷气口2的角度和口径，从而使降落伞降落的更加智能。