Способ инициирования раскрытия парашютной системы и электронное снаряжение для инициирования раскрытия парашютной системы
METHOD FOR INITIATING THE DEPLOYMENT OF THE PARACHUTE SYSTEM AND ELECTRONIC EQUIPMENT FOR INITIATING THE DEPLOYMENT OF THE SAID SYSTEM

Изобретение относится к авиационной промышленности, в частности к инициированию раскрытия парашютной системы при достижении заданных параметров нахождения парашютной системы.
Известен патент №22928 «Устройство М.И. Белобратова для расчековки ранца парашюта», кл. B64D 17/54, 2002г., в котором критерием инициирования раскрытия парашюта используют заданный промежуток времени. Однако данного одного критерия недостаточно для различных состояний атмосферных условий.
Известны технические решения по патентам №№ 1793646, 2033946 «Устройства для раскрытия парашюта» кл. B64D 17/54, 1990г., 1992г. в которых критерием инициирования раскрытия парашюта являются заданная высота и показания анероидного механизма, в результате срабатывают системы рычажных механизмов открывающие замок парашюта.
Наиболее близким техническим решением является техническое решение по патенту № 2719700 «Электронный страхующий парашютный прибор», кл. B64D 17/54, 2019г., в котором критерием инициирования раскрытия парашюта является скорость падения парашюта и текущая высота нахождения парашюта, рассчитанные программным обеспечением микропроцессора посредством вычислительного устройства по замеренному значению текущего атмосферного давления.
Однако в данном техническом решении низкая точность инициирования, т.е.  введение в действие исполнительного органа, из-за малого количества измеряемых параметров, характеризующих атмосферное состояние воздушного потока, в котором находится парашютная система.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является увеличение точности наступления начала момента инициирования раскрытия парашютной системы за счет точности определения не только положения, но и изменение состояния движения парашютной системы.
Технический  результат, получаемый  в результате использования предлагаемого технического  решения  заключается в том, что определяется  не только  динамика  изменения текущих  параметрических характеристик  изменение атмосферного  состояния  вокруг парашютной  системы  в пространстве, но определяется  вектор  и величина вектора  движения парашютной системы в пространстве, что в конечном  итоге  увеличивает безопасность  приземления  за счет исключения погрешностей вызванных постоянно меняющимся  воздушным  потоком.
Указанная задача  решается,  а технический  результат достигается  за  счет  того, что в электронном снаряжении для  инициирования раскрытия  парашютной  системы, содержащем  электронный микропроцессорный  блок,  с  вычислительным  устройством  и герметичный ввод барометрического датчика  давления,  герметичный корпус  блока   соединен герметичным кабелем с корпусом  блока  индикации и управления  и герметичным разъемом  с корпусом  исполнительного устройства,   блок индикации и  управления имеет цифровую панель  и кнопку включения, а  исполнительное устройство  содержит  нож, воспламенитель и отверстие, сквозь которое  пропускают  зачековочную петлю  парашютной  системы,  характеризующееся тем, что микропроцессорный блок выполнен в виде микроконтроллера, внутри герметичного корпуса  которого установлена  плата с контактными выводами, взаимодействующими с кабелем и разъемом, с закрепленными на ней  элементом питания, барометрическим датчиком, конденсатором и модулем  инерциальной навигации, содержащим  многоосевой акселерометр,  при этом барометрический датчик снабжен фильтром, а внутренняя полость корпусов  микроконтроллера и блока индикации и управления заполнены  защитным составом, кабели выполнены с механической и электромагнитной защитой, исполнительное устройство выполнено в виде газогенератора, при этом корпус исполнительного устройства  выполнен с двумя параллельными боковыми лысками со сквозным отверстием,  а внутри корпуса рассоложен  подвижный  нож, а в поршневом  торце ножа расположена герметичная  камера с горючим материалом и электровоспламенителем.
Указанная задача  решается, а технический  результат достигается за счет того, что в способе  инициирования раскрытия парашютной  системы,  включающем предварительное   измерение и  контроль  давления  воздуха   места приземления и измерение и контроль текущего давления нахождения парашютной системы   барометрическим  датчиком,  пересчет текущего давления на реальную скорость падения и текущую высоту нахождения парашютной  системы, средствами,   установленными  в  электронном  приборе парашютной  системы, снабженной  микропроцессором,  взаимодействующим  посредством кабеля  и разъема,  с блоком индикации и управления  и  исполнительным устройством, каждый из которых заключен в отдельный корпус, характеризуется тем, что парашютную систему  снабжают ранцем с донным и боковыми клапанами с отверстиями,  микропроцессор выполняют в виде микроконтроллера,   корпус исполнительного устройства   выполняют с двумя параллельными  боковыми лысками  со  сквозным  отверстием,   продольная ось которого перпендикулярна  лыскам, а само исполнительное устройство размещают внутри ранца  сбоку  впритык к совместно собранным клапанам,  отверстия которых  располагают  на одной оси со сквозным отверстием корпуса  исполнительного устройства  и сквозь которые пропускают  зачековочную петлю, при этом  парашютную систему дополнительно   снабжают модулем инерциальной навигации,  содержащим  многоосевой  акселерометр,  выполненный с возможностью измерения линейных ускорений  в нескольких  осевых направлениях, данные которого  используют для компенсации  ошибок влияния случайного воздушного потока  на  текущие  измерения  давлений  барометрическим  датчиком  и определения   направления  и  величину  вектора движения парашютной системы.
Предложенное изобретение поясняется следующими чертежами. На фиг. 1  - изображено  электронное устройство для инициирования раскрытия парашюта, общий вид,  на фиг. 2 – изображен  микроконтроллерный блок с  частично вырезанным корпусом, на фиг. 3 – изображен исполнительный блок, на фиг. 4 – общий вид ранца парашютной системы, на фиг. 5  изображен  разрез  А – А  фиг. 3.
Электронное снаряжение для инициирования раскрытия парашютной системы  (см. фиг.1) включает в себя  микроконтроллерный блок  1, соединенный  кабелем 2  с блоком 3 индикации и управления,  и кабелем 4 с разъемом    исполнительного устройства  5. Микроконтроллерный блок 1 включает корпус 6, в котором расположены электронное оборудование  такое как  плата 7 с элементом питания 8, барометрический датчик (на черт. не показано),  конденсатор 9,    модуль 10 инерциальной навигации,   контактные выводы  11, 12,   которые соединены с  кабелем 2 и  4 соответственно.  Корпус 6 выполнен герметичным, а внутренняя полость корпуса 6 заливается защитным составом – герметиком, например, эпоксидной или силиконовой смолами.  Блок 3 индикации и управления содержит корпус 13 с экраном 14 и   герметичную кнопку 15 включения   взаимодействующими с платой 7 микроконтроллерного блока 1. Блок 3 индикации и управления может быть снабжен инфракрасным приемником для дистанционной настройки электронного снаряжения. Корпус 13 выполнен герметичным, а внутренняя полость корпуса 13 также заливается защитным составом – герметиком, например эпоксидной или силиконовой смолами.  Кабели 2, 4 выполнены многожильными с механической и электромагнитной защитой. Барометрический датчик измеряет абсолютное давления воздуха и температуру окружающей атмосферы и взаимодействует с окружающей средой посредством защитного фильтрующего элемента, установленного на корпусе 6 микроконтроллерного блока 1.  Конденсатор 9 обеспечивает гарантированное срабатывание исполнительного устройства 5.  Модуль 10  инерциальной навигации  содержит  многоосевой акселерометр (на черт. не показан), который выполнен с возможностью измерения  линейных  ускорений в  нескольких  осевых направлениях, и основная задача его определить положение,  направление и величину вектора  движения  парашютной  системы  в атмосфере.  Данные от модуля 10 инерциальной навигации передаются на микроконтроллерный блок 1 и используются для компенсации ошибок текущих измерений давлений показаний барометрического датчика от мгновенного случайного состояния воздушного потока.
Исполнительное устройство 5 выполнено в виде газогенератора и содержит корпус 16. Корпус 16 выполнен двухступенчатым, одна из ступеней, большего диаметра, снабжена двумя параллельными боковыми лысками 17 и сквозным отверстием 18, продольная ось которого перпендикулярна лыскам 17.  Вторая ступень выполнена в виде гильзы 19, жестко соединенного с корпусом 16 внутренней резьбовой втулкой 20, при этом образующая цилиндра наружного диаметра гильзы 19 находится в одной плоскости с лысками 17, т.е. диаметр гильзы 19 равен расстоянию между лысками 17.  В корпусе  16 исполнительного устройства  расположен подвижный   нож 21,  лезвие которого обращено к отверстию 18,  а за  поршневым торцом  ножа  расположена  герметичная  камера 22  с газовым  горючим материалом и электровоспламенителем 23, взаимодействующим посредством кабеля 4 с  микроконтроллером 1. Полости корпуса 16 и  гильзы 19 герметизированы, а лезвие ножа снабжено защитой.
Предложенный способ инициирования раскрытия парашютной системы посредством электронного снаряжения    для инициирования раскрытия парашютной системы реализуется следующим образом. При  укладке  в ранец  24,  см. фиг 4,  запасного  парашюта на земле  боковые  клапаны  25 ранца   и донный   клапан  26 ранца после укладки запасного парашюта  совместно соединяют посредством зачековочной петли, пропущенной сквозь  соосно собранные отверстия 27  всех клапанов  ранца  т.е. формируют  парашютную систему.  С внутренней стороны ранца 24 к клапанам соосно с отверстиями 27 всех клапанов впритык располагают корпус 16 исполнительного устройства 5, взаимодействующего с микроконтроллерным блоком 1, размещенным отдельно в кармане ранца. Одна из лысок 17 корпус 16 примыкает к собранным клапанам, отверстия 27 которых располагают на одной оси со сквозным отверстием 18 корпуса исполнительного устройства 5 и сквозь которое также пропускают зачековочную петлю. Такое выполнение наружного диаметра  патрубка 16  и корпуса 13  с  параллельными лысками 14  обеспечивают надежное прилегание корпуса  13 исполнительного устройства к   клапанов ранца,  тем самым  исключают возможность поворота-перекоса корпуса 13, а равенство диаметра гильзы 19 и расстояния между лысками обеспечивает беспрепятственное срабатывание расчековки клапанов ранца,  чем обеспечивают  надежность  раскрытия самого парашюта.
Барометрический датчик измеряет абсолютное давления воздуха и температуру окружающей атмосферы и взаимодействует с окружающей средой посредством защитного фильтрующего элемента, установленного на корпусе 6 микроконтроллерного блока 1.  Конденсатор обеспечивает гарантированное срабатывание исполнительного устройства 5.
Парашютную  систему  дополнительно   снабжают модулем 10  инерциальной навигации,  содержащим  многоосный акселерометр,  выполненный с возможностью измерения линейных ускорений  в нескольких  осевых направлениях, данные от которого  используют для компенсации ошибок влияния  случайного воздушного потока на текущие  измерения     давлений  барометрическим  датчиком  и определения   направления  и величины вектора движения парашютной системы.
Модуль 10 инерциальной навигации содержит многоосевой акселерометр, который выполнен с возможностью измерения линейного ускорения в трех плоскостях, и основная задача его определить положение и направление вектора движения парашютной системы воздухе.  Данные от модуля инерциальной навигации передаются на микроконтроллерный блок 1 и используются для компенсации влияния текущих измерений показаний барометрического датчика в мгновенно меняющемся и не характерном состоянии воздушного потока в текущий момент нахождения парашютной системы.  Микроконтроллерный  блок 1 на основе показаний барометрического датчика  давления и обработки данных от  модуля 10 инерциальной навигации вычисляет  текущую высоту, фиксирует  количество использования парашютной системы, сохраняет подробную информацию о полетах, осуществляет контроль уровня заряда батареи, диагностирует  состояние целостности   соединительных проводов и разъемов, информирует о необходимости проведения очередной поверки  и обслуживания парашютной системы, а также подает команду на ввод в действие исполнительного устройства  5.  Микроконтроллер 1 обрабатывает  и пересчитывает полученные данные в реальную относительную вертикальную скорость падения и в реальную относительную высоту нахождения парашютной системы, сопоставляет с минимально первоначально - заданными параметрами  и  их совпадение  является критерием срабатывания электронного снаряжения  для инициирования раскрытия парашютной системы.
Команда от микроконтроллерного  блока 1   посредством кабеля 4 поступает на исполнительное устройство 5, а именно на электровоспламенитель 23 герметичной  камеры 22 с газовым  горючим материалом,  в результате чего происходит  воспламенение газа  и резкое увеличение давления газов  на поршневой торец ножа 21, нож под давлением перемещается к отверстию 18  освобождается от защиты и перерубает зачековочную петлю. При этом клапаны 25, 26 мгновенно расходятся, так как при укладывании парашюта клапаны 25, 26 соединяются под некоторым напряжением, парашют освобождается и под силой тяжести и благодаря воздушному потоку и скорости падения парашютной системы парашют раскрывается.
Предложенное электронное снаряжение для инициирования раскрытия парашютной системы благодаря использованию микроконтроллерного блока и особенностям выполнения исполнительного устройства обеспечивает надежное раскрытие ранца парашютной системы.
Дополнительное    использование  модуля инерциальной навигации,  снабженного многоосевым акселерометром, выполненным с возможностью измерения линейных ускорений  в нескольких  осевых направлениях, данные которого  используют для компенсации влияния показаний текущих  измерений     давлений  барометрическим  датчиком от случайных и кратковременных изменений состояния атмосферы  и определения   направление и величины вектора движения парашютной системы,  значительно повышает  точность введение  в действие исполнительного устройства, а значит  выбор необходимого  момента  раскрытия парашютной системы.