一种用于球面开缝降落伞的结构设计方法

摘要

本发明提供了一种应用于超音速低密度开伞环境的球面开缝降落伞及其结构设计方法。本发明中，伞衣为成形幅密实织物伞型，伞衣结构形状呈210°球面形，于半球球面处底边延伸了15°，在张满状态下，伞衣形状趋近于半球形。为提高稳定性，伞衣最大直径处设置宽缝，以达到一定结构透气量。本发明具有阻力系数高、稳定性强、伞衣应力分布均匀、开伞动载小、抗颤振性强的优点，克服了现有背景的技术缺陷，是一种优越的超音速低密度降落伞。

主权项

一种用于球面开缝降落伞的结构设计方法，所述球面开缝降落伞包括伞衣(1)和伞绳(2)；伞衣(1)整体上为中心角为210°的球面，伞衣(1)分为上、中、下三部分，上部为盘(11)，下部为带(13)，中间部分为宽缝(12)，其中，宽缝(12)将盘(11)和带(13)隔开，并且宽缝(12)的下边缘处于球面最大直径处；盘(11)的顶部具有顶孔；盘(11)顶部的顶孔沿其周向边缘设置有顶孔加强带(14)；盘(11)的下边缘和带(13)的上边缘分别具有沿其周向延伸的纬向带(15，15)；带(13)的下边缘具有底边加强带(16)；伞衣上具有呈辐射状从顶孔沿盘和带延伸至带下边缘的多个径向带(17)；伞绳(2)的数量与伞衣(1)上的径向带(17)的数量相同，并且，每根伞绳的一端连接至径向带(17)，多根伞绳的另一端汇交于一点，连接至待吊物体；其特征在于，球面开缝降落伞的结构设计方法步骤如下：(1)名义面积A₀根据下面的公式确定：$A_0=\frac{CA}{C_d};$上式中，CA为阻力面积，其中，mg为待吊物体的重量，υ为待吊物体的着陆速度，ρ为大气密度；C_d为阻力系数，参照具有相同的盘带面积比的盘缝带伞的阻力系数；(2)名义直径D₀根据下面的公式确定:$D_0=\sqrt{\frac{4A_0}{\pi }};$(3)投影直径D_p等于球面直径D_c，根据下面的公式确定：(4)伞衣幅数N根据下面的公式确定：N＝4D₀+(7～8)，其中，N取大于5的偶数；(5)伞绳数量与伞衣幅数相等，伞绳的长度L_l根据下面的公式确定：L_l＝2D₀；(6)顶孔直径根据下面的公式确定：D_v＝(0.005～0.01)D₀；(7)伞衣幅基本结构尺寸伞衣幅高度计算公式为：$h_s=\frac{D_C}{2}(105\times \frac{\pi }{180});$缝宽H_g取值范围如下：$H_g=\frac{1}{10}{h}_s~\frac{1}{7}{h}_s;$缝下边缘的宽度e_s,max为球面最大直径，计算公式为：其中，N为伞衣幅数；缝上边缘的宽度e_s,g的计算公式为：$e_{s,g}=\frac{{\mathrm{\pi D}}_{C}cos\left(\frac{2H_g}{D_C}\right)}{N},$其中，N为伞衣幅数；带宽H_b取值为：$H_b=\frac{D_C}{2}(15\times \frac{\pi }{180});$带底边宽度e_s,b取值为：其中，N为伞衣幅数；顶孔高度h_v为：$h_v=\frac{1}{2}{D}_v;$顶孔边长l_v计算公式为：$l_v=\frac{{\mathrm{\pi D}}_{C}sin\left(\frac{2h_v}{D_C}\right)}{N},$其中，N为伞衣幅数；以顶孔中心为原点，设伞衣幅两侧的侧边缘上某一点的坐标为x,y，其中，y轴沿着伞衣的纵向指向伞衣底边，横向坐标尺寸x的计算公式为：其中，y的取值范围为自顶孔中心至带的下边缘。