專利名稱：載人軍用裝備空降裝置和重物空投裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于坦克，裝甲運(yùn)兵車等載人軍用裝備為軍事目的而實(shí)施載人空投時(shí)的快速空降裝置和新型重物空投裝置。
背景技術(shù)：
載人軍用裝備——坦克，裝甲運(yùn)兵車等的空降應(yīng)屬于重物空投。
非載人的重物空投多采用大面積的投物傘將重物減速使其安全降落至地面。為減少降落傘面積和防止重物落地時(shí)產(chǎn)生的沖擊過(guò)載造成的重物損壞，在重物下方設(shè)置減震緩沖裝置，為防止重物翻倒還設(shè)計(jì)有防翻裝置。
重物空投由于重量大往往需要很大面積的降落傘，以8噸重物為例，在以6m/s的下降速度著陸時(shí)傘衣總面積約為4000m2。大面積降落傘給傘的生產(chǎn)，使用和可靠開(kāi)傘帶來(lái)一系列問(wèn)題，同時(shí)也增大了空投的重量，在以6m/s垂直速度著陸時(shí)傘系統(tǒng)本身的重量約占空投重物本身重量的5～20％，8噸重物空投傘系統(tǒng)重量可達(dá)0.4～1.6噸。
重物空投減震緩沖裝置有多種形式，常見(jiàn)如減震針，填充式緩沖裝置，緩沖充氣囊，制動(dòng)火箭等，重物空投重量越大減震緩沖裝置設(shè)計(jì)越困難。
載人軍用裝置空降類似重物空投，其區(qū)別在于除保證裝備安全著陸外，還必須保證內(nèi)部乘員的安全性并且保證空降后乘員具有戰(zhàn)斗力。此外空降裝置的設(shè)計(jì)還必須減小在空降過(guò)程中遭受攻擊的可能性和著陸后迅速投入戰(zhàn)斗的能力，因此解決載人軍用裝備空降比重物空投更困難，是一項(xiàng)重大軍事科研課題。
國(guó)外情況，據(jù)報(bào)道1998年俄羅斯完成了重達(dá)10噸的7人載人戰(zhàn)車空投試驗(yàn)，降落傘面積達(dá)3040m2。

發(fā)明內(nèi)容
本軍用載人裝備空降和重物空投裝置是一種新的空降技術(shù)方案。
1.方案組成和說(shuō)明1.1方案組成除控制裝置外主要由下述3部分組成(1)降落傘系統(tǒng)(2)套杯式減震緩沖裝置(3)輔助裝置(必要時(shí))參見(jiàn)說(shuō)明書附圖——載人軍用裝備空降裝置方案圖(戰(zhàn)車空降——典型示意圖)。
以戰(zhàn)車為例，降落傘系統(tǒng)主要由裝在戰(zhàn)車頂部的開(kāi)傘裝置，引導(dǎo)傘，主傘，系留裝置和脫離裝置等組成。
降落傘系統(tǒng)可以是單傘，也可以設(shè)計(jì)成多傘。
本空降方案減震緩沖裝置是一種設(shè)想的新型套杯式減震緩沖裝置，套杯由多圈套環(huán)組成，最內(nèi)層的最小套環(huán)帶有封底。除最小套環(huán)外每個(gè)套環(huán)內(nèi)表面設(shè)計(jì)有卡環(huán)和卡槽，與之配套的小號(hào)套環(huán)外表面設(shè)計(jì)有卡鍵，卡鍵的作用是保持套杯形狀和吸收撞擊動(dòng)能。在空降前套環(huán)重合套在一起，中間空心部分設(shè)計(jì)有氣囊。工作時(shí)氣囊充氣套環(huán)伸開(kāi)呈長(zhǎng)杯狀。套環(huán)可以用金屬材料制造，也可以采用較輕的復(fù)合材料。
輔助裝置可能包括座椅減震緩沖氣囊和吸收二次撞擊動(dòng)能的輔助減震緩沖裝置，防偏緩沖桿及風(fēng)向舵等。
1.2方案說(shuō)明以載人戰(zhàn)車為例。
降落傘系統(tǒng)有兩個(gè)作用，一是減低戰(zhàn)車著陸速度，二是控制戰(zhàn)車下降和著陸接觸撞擊地面時(shí)的姿態(tài)。
降落傘是利用氣動(dòng)阻力減速最有效的工具，具有氣動(dòng)力作用面積大，效率高等特點(diǎn)。本方案中除利用降落傘減速外，還利用傘的系留點(diǎn)位置控制戰(zhàn)車的下降和著陸姿態(tài)，使戰(zhàn)車尾端朝下而不是常規(guī)的水平正常位置著陸，它的目的有兩個(gè)，一是利用設(shè)置在戰(zhàn)車尾端的套杯式減震緩沖裝置吸收撞擊動(dòng)能，二是使車內(nèi)乘員處于人體最大的承受過(guò)載方位——即胸向背方向(注意空降時(shí)車內(nèi)乘員座椅方向均應(yīng)朝向戰(zhàn)車正前方)，以保證乘員安全。
套杯式減震緩沖裝置裝在戰(zhàn)車尾端下方，在空投前套環(huán)處于疊套重合位置，空投后或在戰(zhàn)車降落接近地面時(shí)利用套環(huán)內(nèi)部空心部位設(shè)置的氣囊充氣使其伸長(zhǎng)，使卡鍵卡入卡環(huán)形成錐形套杯狀。利用卡鍵破壞卡槽和套環(huán)變形吸收撞擊動(dòng)能。氣囊也有兩個(gè)作用，一是使重疊的套環(huán)伸長(zhǎng)，二是其本身也可以吸收撞擊能量。
除上述兩個(gè)主要部分外還應(yīng)包括彈出引導(dǎo)傘，傘脫離，起動(dòng)套杯式緩沖裝置氣囊等控制裝置。
根據(jù)載人裝備實(shí)際情況或設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果，必要時(shí)還可以在裝備底部，如戰(zhàn)車底部設(shè)置輔助減震緩沖裝置，減小由于戰(zhàn)車中前部落地時(shí)形成的二次沖擊過(guò)載。輔助減震緩沖裝置有多種形式，本方案推薦一種自行設(shè)計(jì)的層墊式減震緩沖裝置，它由多個(gè)可充氣成固定形狀的氣囊層疊組成，下部總體形狀呈弧形。此外還可以在乘員座椅的椅墊(背墊，坐墊)內(nèi)設(shè)計(jì)緩沖氣囊，以便更好的保護(hù)乘員，保證乘員的戰(zhàn)斗力。這些氣囊可與套杯式減震緩沖裝置氣囊同時(shí)啟動(dòng)充氣?？紤]空降時(shí)風(fēng)的影響和套杯式減震緩沖裝置受力情況，還可以在戰(zhàn)車底部加裝防偏緩沖桿或風(fēng)向舵。二個(gè)防偏緩沖桿在空降前收縮在戰(zhàn)車腹部，可以與套杯式緩沖裝置同時(shí)起動(dòng)撐開(kāi)，主要作用是防偏和輔助緩沖吸能。
2方案論證2.1設(shè)定著陸速度即設(shè)定戰(zhàn)車著陸時(shí)伸長(zhǎng)的套杯式減震緩沖裝置與地面接觸時(shí)的戰(zhàn)車垂直下降速度。此速度取決于主傘傘衣面積。它又是決定戰(zhàn)車著陸時(shí)撞擊動(dòng)能和沖擊過(guò)載的主要因素。
對(duì)于載人裝備的理想著陸狀況是實(shí)現(xiàn)軟著陸，即接觸地面時(shí)的垂直降落速度接近零的著陸。單純靠降落傘減速實(shí)現(xiàn)小速度著陸是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)樗鼘⑹菇德鋫忝娣e非常大。仍以8噸戰(zhàn)車為例，當(dāng)著陸速度為5m/s時(shí)，傘衣總面積約為5600m2，著陸速度再小為3m/s時(shí)，傘衣總面積約為15600m2，傘衣面積將以著陸速度減小的平方倍增大。傘衣面積大相應(yīng)的傘系統(tǒng)重量也增大，而且著陸速度小，留空時(shí)間長(zhǎng)，在戰(zhàn)斗中易遭受攻擊，對(duì)戰(zhàn)車空降不利。而著陸速度大將帶來(lái)著陸撞擊動(dòng)能大和產(chǎn)生大沖擊過(guò)載的后果，所以設(shè)定合適的著陸速度是任何空降方案的關(guān)鍵。
在本方案中綜合各方面因素設(shè)定著陸速度約為10～15m/s，在此速度范圍內(nèi)傘衣總面積約在1450～620m2之間(此數(shù)據(jù)為估算數(shù)據(jù)，未考慮空投裝置本身重量)。
2.2載人軍用裝備空降姿態(tài)角裝備空降姿態(tài)角指空降和著陸時(shí)裝備底平面與地水平面之間的夾角。
考慮姿態(tài)角而不是按常規(guī)以裝備底面水平著陸是因?yàn)槿梭w承受過(guò)載能力最大的方位是胸向背方向。
在本方案中乘員的座椅方向應(yīng)是使空降時(shí)乘員面朝正常位置的前方(在戰(zhàn)車內(nèi)設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮)。
在裝備(如戰(zhàn)車)正常狀態(tài)如乘員座椅椅背垂直時(shí)則裝備空降姿態(tài)角約為70～75度，如椅背后傾15度時(shí)裝備空降姿態(tài)角減小15度約為55～60度。
同時(shí)，設(shè)計(jì)此姿態(tài)角也有利于將套杯式減震緩沖裝置設(shè)置在戰(zhàn)車的尾部下方，便于吸收撞擊動(dòng)能和使減震緩沖裝置脫離。
所以姿態(tài)角的最后確定還要考慮另一個(gè)重要因素，就是套杯式減震緩沖裝置的能量吸收。
對(duì)于不載人的裝備空投，即重物空投的姿態(tài)角應(yīng)根據(jù)裝備結(jié)構(gòu)具體情況以保護(hù)裝備不損壞為主結(jié)合輔助裝置考慮。
2.3套杯式減震緩沖裝置的能量吸收考慮降落傘面積問(wèn)題和載人裝備空降的留空時(shí)間，裝備空降著陸速度不能太小，這就必須解決相應(yīng)速度的撞擊動(dòng)能吸收和人體承受沖擊過(guò)載問(wèn)題。裝備著陸時(shí)的動(dòng)能由形成的沖擊力F和在此作用力下的緩沖行程距離S之積吸收，即1/2·mv2＝FS式中m為裝備(戰(zhàn)車)的質(zhì)量，v是著陸速度。在本方案中重型裝備的巨大動(dòng)能主要由經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的套杯式減震緩沖裝置吸收，撞擊時(shí)形成的沖擊力使卡鍵依次破壞與之配合套環(huán)上卡槽凸緣，套環(huán)相繼重合形成緩沖行程。此外套杯裝置空心部位的氣囊和套環(huán)變形也可以吸收能量。套杯式減震緩沖裝置不僅可以利用卡鍵數(shù)量，卡鍵力調(diào)節(jié)吸收能量大小，利用套環(huán)數(shù)量調(diào)節(jié)緩沖行程，還可以利用卡鍵沿圓周方向的分布調(diào)整力矩。
2.4乘員承受過(guò)載情況載人軍用裝備空降對(duì)乘員(戰(zhàn)斗員)的傷害主要來(lái)自過(guò)載，包括過(guò)載大小，承受過(guò)載時(shí)間和過(guò)載變化速率，而這些都取決于著陸速度和緩沖行程。套杯式減震緩沖裝置緩沖行程的設(shè)計(jì)可以達(dá)到1.5m以上，下表列出不同著陸速度和不同緩沖行程所形成的沖擊過(guò)載值G

從上表可以看出當(dāng)緩沖行程達(dá)到1.5m時(shí)，即使在較大的著陸速度15m/s時(shí)，其產(chǎn)生的過(guò)載值也只有7.7，而正常人體在胸向背方向可較長(zhǎng)時(shí)間承受過(guò)載值為8。只要設(shè)計(jì)的好對(duì)于部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗員是不會(huì)造成傷害的。
由于著陸時(shí)裝備有一定姿態(tài)角，當(dāng)裝備中前部落地時(shí)可能產(chǎn)生對(duì)人體不利的沖擊過(guò)載，必要時(shí)利用輔助措施消除這種影響。
2.5輔助措施必要時(shí)加裝輔助減震緩沖裝置既可以更好保護(hù)成員也可以保護(hù)裝備。考慮風(fēng)的影響和消除部分套杯式減震緩沖裝置相對(duì)裝備重心產(chǎn)生的力矩可采用防偏緩沖桿和風(fēng)向舵等輔助措施。
綜上所述論據(jù)足以證明本空降裝置方案是可行的。
3.方案特點(diǎn)
3.1工作原理本載人軍用裝備空降裝置利用較小面積的降落傘以較大下降和著陸速度實(shí)施空降，并利用降落傘系留點(diǎn)與裝備重心的相對(duì)位置控制載人裝備的著陸姿態(tài)，使安裝在裝備尾部的減震緩沖裝置先接觸地面，使裝備內(nèi)部乘員在裝備著陸撞擊地面時(shí)處于人體最大承受過(guò)載方向。利用經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的套杯式減震緩沖裝置吸收撞擊動(dòng)能，以達(dá)到保護(hù)裝備內(nèi)部乘員和快速空降的目的。
3.2留空時(shí)間短由于本方案采用了較小面積的降落傘，使載人軍用裝備空降和重物空投的下降速度較快，減小了留空時(shí)間，從而減小了遭受敵方攻擊的可能性。
3.3重量輕本方案總重量主要由降落傘系統(tǒng)和減震緩沖裝置兩部分組成，在設(shè)定著陸速度為10m/s時(shí)降落傘系統(tǒng)重量約為6m/s時(shí)的1/2.78，設(shè)定著陸速度為15m/s時(shí)降落傘系統(tǒng)重量約為6m/s時(shí)的1/6.25，如果選擇小比重高強(qiáng)度的材料，其重量可以分別達(dá)到約144kg和64kg，顯然它比一般重物空投方案降落傘系統(tǒng)重量要輕得多。由于采用特殊設(shè)計(jì)的套杯式減震緩沖裝置，可以采用復(fù)合材料制造，重量也較輕。
3.4特殊設(shè)計(jì)的減震緩沖裝置套杯式減震緩沖裝置具有均勻吸收撞擊動(dòng)能的特性，在設(shè)計(jì)上很容易調(diào)節(jié)承受沖擊力的大小，同時(shí)還可以調(diào)節(jié)沿圓周方位的不同承力要求。套環(huán)重疊未伸長(zhǎng)的套杯式減震緩沖裝置體積小，占用飛機(jī)空投機(jī)艙空間小，裝拆方便，使用后易于脫卸，利于軍事行動(dòng)。
層墊式氣囊輔助減震緩沖裝置折疊收放在裝備(戰(zhàn)車)底部后方，不占有效空間。
3.5控制裝備著陸姿態(tài)利用降落傘系留點(diǎn)和空降裝備重心的相對(duì)位置控制裝備下降和著陸姿態(tài)，使裝備內(nèi)部乘員處于最有利承受過(guò)載方位和利用裝備尾部套杯式減震緩沖裝置吸收撞擊動(dòng)能。
4.結(jié)論經(jīng)論證上述方案可行并具有重量輕，體積小，留空時(shí)間短等特點(diǎn)，對(duì)部隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)，提高部隊(duì)機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)能力具有重要作用，對(duì)于其他載人飛行空降著陸亦可借鑒。


載人軍用裝備空降裝置方案圖示出典型的帶有套杯式減震緩沖裝置和輔助層墊式減震緩沖裝置的戰(zhàn)車空降示意圖。
具體實(shí)施例方式
本方案設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)是套杯式減震緩沖裝置和層墊式氣囊減震緩沖裝置，經(jīng)落震試驗(yàn)研究成功后可以在戰(zhàn)車等試驗(yàn)件上加裝降落傘進(jìn)行不載人空投全系統(tǒng)聯(lián)合測(cè)試試驗(yàn)，試驗(yàn)成功后進(jìn)行載人空降試驗(yàn)，裝備部隊(duì)。
權(quán)利要求
1 一種載人軍用裝備用于軍事目的而實(shí)施載人空投時(shí)的快速空降方案和重物空投方案。此方案的特征是使用較小面積的降落傘，以較大的下降速度使載人軍用裝備或空投重物下降和著陸。利用降落傘系留點(diǎn)與空投裝備重心的相對(duì)關(guān)系控制裝備的下降姿態(tài)，對(duì)于載人軍用裝備空降，應(yīng)使裝備內(nèi)部的乘員在裝備下降過(guò)程中和裝備著陸時(shí)處于人體最大承受過(guò)載方位；對(duì)于重物空投則按最有利保護(hù)裝備不受損壞方位，使裝在裝備尾部下方或底部的減震緩沖裝置首先接觸和撞擊地面，利用特殊設(shè)計(jì)的套杯式減震緩沖裝置吸收撞擊動(dòng)能并控制沖擊過(guò)載，以保護(hù)乘員和裝備，必要時(shí)設(shè)置輔助減震緩沖裝置和防偏裝置。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的載人軍用裝備空降方案和重物空投方案，其特征是利用降落傘減速并控制載人裝備或空投重物的著陸姿態(tài)，使其尾端朝下，尾端下方的減震緩沖裝置首先接觸地面。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的載人軍用裝備空降方案和重物空投方案，其中套杯式減震緩沖裝置，其特征是此裝置由多圈套環(huán)組成，在套環(huán)之間的配合表面分別設(shè)計(jì)有卡槽和卡鍵，內(nèi)圈最小套環(huán)帶有封底，中間空心部位裝有可充氣氣囊，氣囊充氣前套環(huán)重疊成圓柱狀，充氣時(shí)套環(huán)逐漸被撐開(kāi)最后成錐形套杯狀。
4.根據(jù)權(quán)利3所述的套杯式減震緩沖裝置，其特征是此裝置由多圈套環(huán)及吸能元件或吸能結(jié)構(gòu)組成。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的載人軍用裝備空降方案和重物空投方案，其中輔助減震緩沖裝置之一——層墊式減震緩沖裝置，其特征是此裝置由多個(gè)可充氣成固定形狀的氣囊層疊組成，下部總體形狀呈弧形。
6.根據(jù)權(quán)利1所述的載人軍用裝備空降方案，其中輔助減震緩沖裝置之一——乘員個(gè)體防護(hù)裝置，其特征是裝在乘員椅墊(背墊和椅墊)中的可充氣氣囊。
全文摘要
一種載人軍用裝備用于軍事目的而實(shí)施載人空投時(shí)的快速空降方案和重物空投方案。此方案使用較小面積的降落傘，以較大的下降速度使載人軍用裝備或空投重物下降和著陸。利用降落傘系留點(diǎn)與空投裝備重心的相對(duì)關(guān)系控制裝備的下降姿態(tài)，對(duì)于載人軍用裝備空降，使裝備內(nèi)部的乘員在裝備下降過(guò)程中和裝備著陸時(shí)處于人體最大承受過(guò)載方位；對(duì)于重物空投則按最有利保護(hù)裝備不受損壞方位，使裝在裝備尾部下方的減震緩沖裝置首先接觸和撞擊地面，利用特殊設(shè)計(jì)的套杯式減震緩沖裝置吸收撞擊動(dòng)能并控制沖擊過(guò)載，以保護(hù)乘員和裝備，必要時(shí)設(shè)置輔助減震緩沖和防偏裝置。
文檔編號(hào)B64D1/08GK1663883SQ20041001666
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者張寶霖 申請(qǐng)人:張寶霖