降落伞装置及无人机

技术领域

本公开涉及无人机安全技术领域，具体地，涉及一种降落伞装置及无人机。

背景技术

无人机是目前的研究热点之一，在无人配送、测绘与科研等行业中具有广泛的用途。但在各种因素的影响下，无人机存在可能坠落的风险，当无人机在人员密集地区因故障坠落时，容易造成意外事故。为了减缓无人机的坠落速度，通常会在无人机上设置降落伞装置，用于为无人机提供缓冲。但现有的降落伞装置的整体结构复杂，弹射时间长，且偶尔会出现降落伞装置弹射故障的问题，增加了无人机坠落的风险指数。

发明内容

本公开的目的是提供一种降落伞装置及无人机，该降落伞装置的弹射成功率高，且弹射响应时长短。

为了实现上述目的，本公开提供一种降落伞装置，包括伞仓、降落伞和气体发生器，所述伞仓包括一体成型的仓本体和仓盖，所述仓本体和所述仓盖的连接处形成有断裂诱导槽，所述降落伞通过所述仓盖约束在所述伞仓内，所述气体发生器设置在所述伞仓内并与所述外部控制器信号相连，用于响应所述外部控制器的信号以在所述伞仓内产生高压气体，所述断裂诱导槽构造为能够在所述高压气体作用下断裂，以使所述仓盖脱离所述仓本体从而释放所述降落伞。

可选地，所述断裂诱导槽的横截面为三角形，所述断裂诱导槽包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁之间的夹角范围为30°~60°。

可选地，所述断裂诱导槽处的结构厚度与所述仓盖的厚度之比为0.1~0.4，所述断裂诱导槽处的结构厚度与所述仓本体的厚度之比为0.1~0.4。

可选地，所述伞仓还包括基座，所述仓本体构造为一端开口一端封闭的筒状，所述仓本体的开口端与所述基座可拆卸地相连，所述仓本体的封闭端构造为所述仓盖。

可选地，所述基座包括底板和连接部，所述连接部形成为凸出于所述底板表面的环状并且与所述仓本体的开口端形状适配，所述连接部的周向间隔设置有多个第一安装孔，所述仓本体的所述开口端形成有与所述第一安装孔一一对应的第二安装孔，所述第一安装孔和所述第二安装孔通过第一紧固件紧固配合，以将所述连接部固定在所述仓本体的所述开口端的内侧。

可选地，所述基座上还形成有止挡凸缘，所述止挡凸缘形成在所述连接部的外侧，所述仓本体的所述开口端的端面与所述止挡凸缘贴合布置。

可选地，所述降落伞包括伞体和伞绳，所述伞绳的一端与所述仓本体连接，另一端与所述伞体连接，所述降落伞装置还包括拉绳，所述拉绳的一端与所述仓盖连接，另一端与所述伞体连接。

可选地，所述气体发生器包括底座、罩壳、触发电极和药剂包，所述底座固定在所述伞仓内，所述罩壳安装在所述底座上，所述触发电极和所述药剂包相邻布置在所述罩壳内，所述触发电极具有从所述罩壳伸出的引脚，所述引脚与所述外部控制器信号相连。

可选地，所述罩壳靠近所述底座的一端形成有进出口，所述触发电极为电极塞，所述电极塞从所述进出口将所述药剂包封挡在所述罩壳内，所述伞仓上开设有与所述进出口适配的通孔，并且所述电极塞的引脚从所述进出口引出并穿过所述通孔至所述伞仓的外侧。

可选地，所述底座形成为筒状，所述底座的一端形成有安装法兰，另一端形成有限位凸缘，所述安装法兰沿所述底座的径向向外延伸布置，所述限位凸缘沿所述底座的径向向内延伸布置，所述罩壳的外侧壁形成有横截面增大的轴肩，所述底座套设在所述罩壳上，所述限位凸缘与所述轴肩沿轴向止挡配合，所述安装法兰上沿周向间隔设置有多个第三安装孔，所述伞仓上形成有与所述第三安装孔一一对应的第四安装孔，所述第三安装孔与所述第四安装孔通过第二紧固件紧固相连，以将所述底座固定在所述伞仓内。

本公开的另一方面还提供一种无人机，所述无人机包括如上所述的降落伞装置。

通过上述技术方案，本公开实施例中的降落伞装置的降落伞收纳在伞仓中，伞仓的仓本体和仓盖是一体成型的，即仓本体和仓盖之间没有缝隙，密封性强，防护等级高，有利于隔绝外界的扬尘和雨水，避免内部结构被污染或腐蚀，确保内部结构正常工作，从而提高降落伞装置弹射的成功率，降低无人机坠落带来的伤害。并且，仓本体和仓盖之间设置有断裂诱导槽，在伞仓内部受力时能够快速反应，无需控制器件参与，避免了控制器件引发的故障率，结构简单可靠。该降落伞装置的气体发生器在接收到外部控制器的信号之后，能够迅速响应并产生大量高压气体，响应速度快，能大幅降低降落伞弹出时间，对低空飞行的无人机来说能够提高减速效果。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例中的降落伞装置的整体结构示意图；

图2是本公开实施例中的降落伞装置的爆炸示意图；

图3是本公开实施例中的气体发生器的爆炸示意图；

图4是本公开实施例中的降落伞装置的纵向剖视图；

图5是图4中的区域A的局部放大图；

图6是图4中的区域B的局部放大图；

图7是图4中的区域C的局部放大图；

图8是本公开实施例中的气体发生器装配到伞仓的基座上的结构示意图。

附图标记说明

1、伞仓；11、仓本体；111、开口端；112、封闭端；113、第二安装孔；12、仓盖；13、断裂诱导槽；131、第一侧壁；132、第二侧壁；14、基座；141、底板；142、连接部；143、第一安装孔；144、止挡凸缘；145、第四安装孔；146、通孔；15、第一紧固件；2、气体发生器；21、底座；211、安装法兰；212、限位凸缘；213、第三安装孔；22、罩壳；221、轴肩；23、触发电极；231、引脚；24、药剂包；25、第二紧固件。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”是指无人机处于使用时惯常的方位或位置关系，通常情况下可以理解为沿重力方向的上、下；“内、外”是指相对于部件或结构本身轮廓的“内、外”。此外，需要说明的是，所使用的术语如“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。

无人机作为低空飞行的重要工具，能够执行监测、拍摄、携带货物等多种作业；而无人机发生坠落时可能会带来非常严重的安全事故，例如自身坠毁、砸伤行人或砸坏其他物体，因此会采用降落伞来降低无人机坠落的伤害，但实际应用中降落伞失效的现象仍不可避免。本申请的发明人发现，由于无人机飞行环境中存在扬尘、雨滴等，容易进入容纳降落伞的伞仓，导致伞仓内部弹射装置失效，从而在无人机坠落时出现弹射故障。

基于此，本公开实施例提供一种降落伞装置，如图1至图8所示，该降落伞装置包括伞仓1、降落伞和气体发生器2，伞仓1包括一体成型的仓本体11和仓盖12，仓本体11和仓盖12的连接处形成有断裂诱导槽13，降落伞通过仓盖12约束在伞仓1内，气体发生器2设置在伞仓1内并与外部控制器信号相连，用于响应外部控制器的信号以在伞仓1内产生高压气体，断裂诱导槽13构造为能够在高压气体作用下断裂，以使仓盖12脱离仓本体11从而释放降落伞。

其中，断裂诱导槽13是指在伞仓1受力时为了最先出现断裂而设置的凹槽。气体发生器2是指在接收到触发信号后能够迅速产生大量高压气体的装置。外部控制器可以是指无人机的飞控系统，也可以是指为气体发生器2专门设计的独立控制器，本公开对此不作限制。

上述降落伞装置的工作过程大致为：当检测到无人机故障并存在坠落风险时，外部控制器生成控制指令并触发气体发生器2，气体发生器2在控制指令的触发下产生大量高压气体。此时伞仓1内的压强迅速增大并高于外界气压，在高压气体的作用下，伞仓1上的断裂诱导槽13会发生断裂，使仓盖12脱离仓本体11，从而解除对降落伞的约束。在仓盖12脱离的瞬间，气体发生器2产生的高压气体会对降落伞产生冲击，使其脱出仓本体11而成半开状态，降落伞遇到无人机下坠过程中的上升气流时会完全展开，从而增加无人机下坠的浮力，减缓无人机下坠速度，降低坠落带来的损失。

通过上述技术方案，本公开实施例中的降落伞装置的降落伞收纳在伞仓1中，伞仓1的仓本体11和仓盖12是一体成型的，即仓本体11和仓盖12之间没有缝隙，密封性强，防护等级高，有利于隔绝外界的扬尘和雨水，避免内部结构被污染或腐蚀，确保内部结构正常工作，从而提高降落伞装置弹射的成功率，降低无人机坠落带来的伤害。并且，仓本体11和仓盖12之间设置有断裂诱导槽13，在伞仓1内部受力时能够快速反应，无需控制器件参与，避免了控制器件引发的故障率，结构简单可靠。该降落伞装置的气体发生器2在接收到外部控制器的信号之后，能够迅速响应并产生大量高压气体，响应速度快，能大幅降低降落伞弹出时间，对低空飞行的无人机来说能够提高减速效果。

在本公开实施例中，如图2和图5所示，伞仓1上的断裂诱导槽13的横截面为三角形，这种构型的断裂诱导槽13容易在三角形的角点处产生应力集中，使断裂诱导槽13先于其他结构产生裂痕并迅速断开，三角形的设计能够提高断裂诱导槽13的断裂速度。

在本公开的其他实施方式中的断裂诱导槽13的横截面也可以构造为其他任意合适的形状，本公开不仅限于三角形的横截面，例如，断裂诱导槽13的横截面可以构造为矩形、圆弧形或其他任意合适的形状。

进一步地，断裂诱导槽13包括第一侧壁131和第二侧壁132，第一侧壁131和第二侧壁132之间的夹角范围为30°~60°。在该角度范围内，断裂诱导槽13的第一侧壁131和第二侧壁132的连接处更容易引发裂痕，从而更容易断裂。此外，上述断裂诱导槽13的横截面可以构造为任意合适的三角形，例如，可以构造为第一侧壁131为斜边、第二侧壁132为直角边的直角三角形，或者，还可以构造为第一侧壁131和第二侧壁132均为斜边的等腰三角形等，本公开对此不作限制。

上述断裂诱导槽13处的结构厚度设计需要满足：最低强度能够承受无人机的振动和意外冲击，最高强度能够在伞仓1内部压强达到预设值之后产生断裂。示例地，断裂诱导槽13处的结构厚度与仓盖12的厚度之比为0.1~0.4，断裂诱导槽13处的厚度与仓本体11的结构厚度之比为0.1~0.4。在该范围内，断裂诱导槽13能够抵抗无人机的振动，且在伞仓1内部产生高压气体之后能够快速断裂，使仓盖12脱离仓本体11。

示例地，上述仓盖12和仓本体11的厚度可以一致，例如1毫米，断裂诱导槽13处的结构厚度可以为0.1~0.4毫米；在另一示例中，仓盖12和仓本体11的厚度也可以不一致，例如仓盖12为1毫米，仓本体11为1.2毫米，断裂诱导槽13处的结构厚度可以为0.4毫米等，本公开对伞仓1的具体厚度不作限制。

上述断裂诱导槽13为开设在伞仓1上的环形槽，其围绕仓盖12的边缘布置。此外，断裂诱导槽13可以从伞仓1的外侧开设，也可以从伞仓1的内侧开设，本公开对此不作限制。

在本公开实施例中，如图1和图2所示，伞仓1还包括基座14，仓本体11构造为一端开口一端封闭的筒状，仓本体11的开口端111与基座14可拆卸地相连，仓本体11的封闭端112构造为仓盖12。仓本体11和基座14可拆卸地相连，便于将降落伞安装到仓本体11内部；且仓本体11的封闭端112构造为仓盖12，即仓本体11和仓盖12分别位于不同的平面上，便于在装配时区分仓盖12的位置以及加工断裂诱导槽13。并且，仓盖12和基座14分别设置在仓本体11彼此相对的两端，当仓盖12位于上方时，基座14位于仓本体11的下方，有利于保证伞仓1的防尘防水效果。

在本公开其他实施方式中，仓本体11也可以构造为椭球形、矩形体、球形等多种合适的形状，仓盖12可以设置在仓本体11的顶部或侧部，当仓盖12脱离仓本体11时，降落伞在高压气体的冲击下从仓本体11的顶部或侧部弹出并成半展开状态，降落伞离开仓本体11之后，在无人机下坠中的迎面气流作用下完全展开，以能够减缓无人机坠落速度。

优选的，仓盖12设置在仓本体11的顶部，能够提高降落伞展开的流畅性。

在本公开实施例中，如图2、图6和图8所示，基座14包括底板141和连接部142，连接部142形成为凸出于底板141表面的环状并且与仓本体11的开口端111形状适配，连接部142的周向间隔设置有多个第一安装孔143，仓本体11的开口端111形成有与第一安装孔143一一对应的第二安装孔113，第一安装孔143和第二安装孔113通过第一紧固件15紧固配合，以将连接部142固定在仓本体11的开口端111的内侧。基座14的底板141用于封挡仓本体11的开口端111，将降落伞收纳在仓本体11之后，底板141能保证整个伞仓1构造成一个密封空间，便于高压气体对伞仓1的内壁产生足够让仓盖12脱离仓本体11的压强。并且，基座14的连接部142结构简单，安装方便，且连接部142与仓本体11的开口端111重合在一起布置，两者固定后具有较好的密封性。

应理解的是，上述基座14的连接部142的环状可以理解为广义的环状，例如可以是圆形、矩形、三角形或其他特殊的封闭环形，且该基座14可以贴合设置在仓本体11的开口端111的内侧或外侧，本公开对此不作限制。

上述第一安装孔143可以为四个，分别沿周向等间隔设置在仓本体11的开口端111的侧壁上，第二安装孔113也为四个，分别沿周向等间隔设置在连接部142上，这样，在伞仓1内部充满高压气体后，基座14的连接部142受力均匀，避免出现局部应力过大的现象。

可选地，为了提高仓本体11和基座14对接的密封性，在本公开的一种示例中，第一紧固件15上还设置有密封圈（图中未示出），以密封第一紧固件15分别与第一安装孔143和第二安装孔113之间的间隙。在本公开的另一种示例中，基座14的连接部142上也可以设置密封圈，以密封连接部142和仓本体11侧壁之间的间隙。

如图6和图8所示，在连接部142设置在仓本体11的开口端111的内侧的示例中，可选地，基座14上还形成有止挡凸缘144，止挡凸缘144形成在连接部142的外侧，仓本体11的开口端111的端面与止挡凸缘144贴合布置。该止挡凸缘144能够为仓本体11的开口端111的端面提供支撑，且能进一步提高仓本体11的密封性。

上述伞仓1用于收纳降落伞和安装气体发生器2，气体发生器2能产生高压气体推动降落伞弹出伞仓1，为无人机提供缓冲。为了实现上述功能，在本公开实施例中，降落伞包括伞体和伞绳（图中未示出），伞绳的一端与基座14连接，另一端与伞体连接，当降落伞弹出伞仓1时，伞绳能够将伞体限位在无人机附近为无人机提供浮力。在本公开的一种示例中，在伞仓1的基座14上还可以设置有拉环，所述伞绳的一端与拉环连接，另一端与伞体连接。

在仓盖12脱离仓本体11后，为了避免仓盖12从无人机上坠落，降落伞装置还包括拉绳（图中未示出），拉绳的一端与仓盖12连接，另一端与伞体连接，这样，当降落伞撑开后，仓盖12能够挂接在降落伞上随降落伞一起落下，避免单独坠落砸伤行人。其中，仓盖12可以选用诸如塑料的轻质材质制成，以降低仓盖12对降落伞的影响。

如图1至图4、图7和图8所示，伞仓1内还设置有气体发生器2，气体发生器2包括底座21、罩壳22、触发电极23和药剂包24，底座21固定在伞仓1内，罩壳22安装在底座21上，触发电极23和药剂包24相邻布置在罩壳22内，触发电极23具有从罩壳22伸出的引脚231，引脚231与外部控制器信号相连。在检测到无人机存在坠落风险时，外部控制器向触发电极23发送触发信号，例如可以通过信号线发送不低于5V的高电平信号至触发电极23的引脚231，并从引脚231传递给触发电极23，以触发药剂包24，药剂包24内的药剂产生化学反应而生成大量气体，以增加伞仓1内的压力。

其中，药剂包24内存放有能够产生大量气体的药剂，例如斯蒂酚酸铅、氧化剂高氯酸钾和硫化锑的混合物，这种药剂在触发电极23的作用下，能够在极短时间（大约20毫秒）内产生大量气体，很大程度上提高了降落伞的弹射时间，使无人机能够及时在降落伞的作用下减速，有利于在低空飞行的无人机的防护。

在本公开实施例中，如图2和图7所示，罩壳22靠近底座21的一端形成有进出口，触发电极23为电极塞，电极塞从进出口将药剂包24封挡在罩壳22内，伞仓1上开设有与进出口适配的通孔146，并且电极塞的引脚231从进出口引出并穿过通孔146至伞仓1的外侧。电极塞兼具封装药剂包24和触发药剂包24的作用，结构简单，有利于减小气体发生器2的尺寸。电极塞的进出口与伞仓1的通孔146对应设置，则通过罩壳22能够将药剂包24和电极塞隔挡在封闭的伞仓1外侧，不会影响伞仓1的密封性。

其中，应理解的是，伞仓1的通孔146的孔径应小于罩壳22的进出口的孔径，避免罩壳22从伞仓1的通孔146中脱出。

为了提高罩壳22与伞仓1安装的稳定性，示例地，如图3、图7和图8所示，底座21形成为筒状，底座21的一端形成有安装法兰211，另一端形成有限位凸缘212，安装法兰211沿底座21的径向向外延伸布置，限位凸缘212沿底座21的径向向内延伸布置，罩壳22的外侧壁形成有横截面增大的轴肩221，底座21套设在罩壳22上，限位凸缘212与轴肩221沿轴向止挡配合，安装法兰211上沿周向间隔设置有多个第三安装孔213，伞仓1上形成有与第三安装孔213一一对应的第四安装孔145，第三安装孔213与第四安装孔145通过第二紧固件25紧固相连，以将底座21固定在伞仓1内。

根据上述结构，通过设置底座21，能够增强罩壳22与底座21之间的连接稳定性，底座21上的安装法兰211与伞仓1通过第二紧固件25固定，便于拆卸罩壳22，在药剂包24触发后，罩壳22可能损坏，此时可通过拆卸底座21仅更换罩壳22即可，底座21可以多次重复使用，节约成本。罩壳22通过底座21上的限位凸缘212限位在伞仓1内，例如可以限位在伞仓1的基座14上，整体结构较为简单，且底座21能够从罩壳22周缘形成限位，限位效果好，保证罩壳22的稳定性。

在本公开的一种示例中，底座21的安装法兰211上设置有四个第三安装孔213，分别沿安装法兰211的周向等间隔设置，伞仓1的基座14上设置有四个第四安装孔145，分别沿通孔146的周缘等间隔设置，这样，在罩壳22受力时能够避免产生局部的应力集中。

本公开的另一实施例还提供一种无人机，该无人机包括如上所述的降落伞装置。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。